Wöchentlicher Wissenschaftstalk｜Auch kleine Lactobacillus können Großes leisten

Milchsäurebakterien sind eine Bakterienart, die dem Menschen gegenüber sehr „freundlich“ ist. Sie machen nicht nur nicht krank, sondern können auch unsere Gesundheit verbessern. Im Alltag sehen wir oft Produkte, die daraus hergestellt werden.

Lactobacillus plantarum gehört zu den Milchsäurebakterien und ist eines der gängigen Probiotika. Es wird häufig in der Lebensmittel- und Tierfutterindustrie, in der industriellen Produktion, im Gesundheitswesen und in anderen Bereichen eingesetzt.

Allerdings sind nicht alle Lactobacillus plantarum für den Menschen verwertbar. Einige Stämme sind relativ empfindlich und können in stark sauren oder salzhaltigen Umgebungen Stressreaktionen auslösen, was sich direkt auf ihre physiologische Aktivität auswirkt und somit ihre Fermentationsleistung verringert. Dies erfordert von uns nicht nur hervorragende Stämme, sondern auch die entsprechende Fermentationstechnologie, um deren Produktion zu unterstützen und die Produktionsleistung zu maximieren.

Angesichts dieser Probleme begann das Team von Professor Chen Wei von der School of Food Science and Engineering der Jiangnan-Universität, in China heimische Probiotika zu sammeln, zu prüfen, zu organisieren und eingehende Forschungen darüber durchzuführen. Nach Jahren harter Arbeit züchteten sie nicht nur mehrere Stämme von Lactobacillus plantarum mit hervorragender Leistung, sondern entwickelten auch erfolgreich die entsprechende Fermentationstechnologie. Schließlich gewann das von Professor Chen Wei geleitete wissenschaftliche Forschungsprojekt „Schlüsseltechnologien für die gezielte Züchtung und Fermentation von stressresistentem Lactobacillus Plantarum“ den zweiten Preis des National Technological Invention Award 2018.

Von Lebensmitteln zu Lebensmitteln

Chinas lange Geschichte und reiche Esskultur bieten zahlreiche Möglichkeiten zur Erforschung von Lactobacillus plantarum. Die einzigartigen fermentierten Lebensmittel aus dem ganzen Land haben sich zu einer wahren Fundgrube an Ressourcen zusammengeschlossen. Das Team von Professor Chen Wei arbeitete unermüdlich daran, eine große Zahl traditioneller fermentierter Lebensmittel zu sammeln und zu untersuchen und isolierte über 2.100 Stämme von Lactobacillus plantarum, die gegenüber stark säure- und salzhaltigen Umgebungen resistent sind, aus verschiedenen fermentierten Lebensmitteln wie Kimchi, altem Essig und fermentiertem Teig.

Um den Toleranzmechanismus von Lactobacillus plantarum gegenüber unterschiedlichen Umweltbedingungen weiter zu erforschen, kartierte das Team das gesamte Genom mehrerer Bakterienstämme, identifizierte wichtige genetische Elemente und entwickelte darauf basierend eine Reihe gezielter Züchtungstechniken und Modelle zur Bewertung der probiotischen Funktion. Bei diesem Verfahren erhielten sie nicht nur funktionelle Stämme mit hervorragender Toleranz gegenüber Säure, Salz, Gallensalzen, niedrigen Temperaturen, Schwermetallen usw., sondern auch sieben Stämme von Lactobacillus plantarum mit hervorragenden physiologischen Funktionen wie der Linderung der Schwermetalltoxizität, der Bekämpfung von Infektionen mit pathogenen Bakterien und der Verringerung der Gefahren biologischer Toxine durch gezieltes Screening, wodurch die Lücke auf diesem Gebiet in meinem Land geschlossen wurde.

Optimierung der Fermentationstechnologie zur Verbesserung der Produktionsleistung

Um das Produktionspotenzial von Lactobacillus plantarum zu stimulieren, ist neben der Gewinnung hervorragender Bakterienstämme auch der Einsatz fortschrittlicher Fermentationstechnologie erforderlich. Um die hervorragende Fermentationsleistung von Lactobacillus plantarum voll auszuschöpfen, hat das Team von Chen Wei eine kombinierte zweistufige Fermentationsmethode mit mehreren Stämmen und eine synergistische Fermentationsmethode mit mehreren Stämmen entwickelt. Bei der kombinierten Fermentationsmethode mit mehreren Stämmen wird Lactobacillus plantarum in Kombination mit mehreren anderen Stämmen verwendet, um die Futterrohstoffe durch aerobe und anaerobe Fermentation zu fermentieren. Das mit dieser Methode verarbeitete Futter weist nicht nur einen höheren Nährstoffgehalt auf, sondern verbessert auch die Schmackhaftigkeit des Futters erheblich. Bei der Methode der synergistischen Fermentation mit mehreren Stämmen werden proteinhydrolysierende Bakterien und Lactobacillus plantarum zur synergistischen Fermentation eingesetzt, um das Problem des schlechten Wachstums von Lactobacillus plantarum in fermentierter Milch zu lösen und so die Anwendungsmöglichkeiten bei der Herstellung fermentierter Milchprodukte erheblich zu erweitern. Basierend auf dieser Technologie hat Bright Dairy eine neue Produktionslinie für probiotische Sauermilch mit einer Jahresproduktion von 200.000 Tonnen aufgebaut. Der Umsatz mit entsprechenden Produkten erreichte im Jahr 2017 1,14 Milliarden Yuan. Für die Ergebnisse des Teams von Professor Chen Wei wurden weltweit mehrere Erfindungspatente erteilt. Die entwickelten Produkte haben nicht nur die Wettbewerbsfähigkeit der Probiotika-Industrie meines Landes verbessert, sondern den Verbrauchern auch mehr Auswahlmöglichkeiten geboten.

(Text: Niu Mingze, Ph.D., Sichuan-Universität. Experte: Tang Bo, Forschungsbibliothekar, Zhongguancun Guoke Modern Agricultural Industry Science and Technology Innovation Research Institute)

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