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Niedertemperatur-Vakuumtrocknung

Niedertemperatur-Vakuumtrocknung schont Bakterien und Umwelt

| Redakteur: Marc Platthaus

Abb. 1: Der kühlbare Memmert-Vakuumschrank VO (Bild: Memmert)
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Abb. 1: Der kühlbare Memmert-Vakuumschrank VO (Bild: Memmert)

Die energieintensive Gefriertrocknung ist derzeit das gängigste Verfahren für die Trocknung von Starterkulturen und Probiotika. Die Weiterentwicklung der Niedertemperatur-Vakuumtrocknung stellt nun ein energiesparendes Verfahren in Aussicht.

Der Wunsch der Verbraucher nach natürlichen Immunsystem-Boostern, nach mehr Leistungsfähigkeit oder niedrigerem Cholesterinspiegel beschert dem Markt für Functional Food alljährlich signifikante Zuwachsraten. Einer Studie des Markforschungsunternehmens Ipsos [1] aus dem Februar 2011 zufolge, kaufte oder verwendete knapp jeder zweite Deutsche (47%) in den sechs Monaten zuvor mehrmals im Monat Nahrungsmittel mit gesundheitlichem Zusatznutzen. Da ein Großteil dieser Konsumenten auch bereit ist, mehr für diese Produkte zu bezahlen, verwundert es nicht, dass Lebensmittel- und Pharmaunternehmen seit mehreren Jahren unter Hochdruck an neuen Einsatzmöglichkeiten probiotischer Zusätze forschen.

Vor allem Milchsäurebakterien (Lactobacillus) und Bifidobakterien (Bifidobacterium) sorgen für eine gesunde Darmflora und damit für eine Stabilisierung des Immunsystems der Konsumenten. Doch Bakterium ist nicht gleich Bakterium. Daher entwickeln alle Big Player in der Nahrungsmittel- und Pharmaindustrie eigene Bakterienstämme, die die Angriffe der Magensäure möglichst in großer Zahl unbeschadet überstehen, um letztendlich ihre gesundheitsfördernde Wirkung im Darm entfalten zu können. Doch auch auf dem Weg ins Glas, in den Becher oder in die Flasche haben die Probiotika noch einige Fertigungsprozesse zu überstehen, die ihre Stabilität und ihre Lebensfähigkeit beeinflussen. Vor allem die Trocknung, die Lagerung im Pulver und die Wechselwirkungen mit dem Produkt können sich schädlich auswirken.

Trocknen im Schongang

In der Regel werden probiotische Bakterienstämme und Starterkulturen gefriergetrocknet, um bis zur Zugabe haltbar zu sein, das heißt zuerst tiefgefroren und anschließend unter Vakuum dehydriert. Dieses Verfahren hat in der Praxis jedoch zwei entscheidende Nachteile: Es ist energieaufwändig und darüber hinaus überstehen einige Bakterienstämme die Temperaturen unter dem Gefrierpunkt nicht. Das Team um Dr. Petra Först und Professor Ulrich Kulozik am Lehrstuhl für Lebensmittelverfahrenstechnik und Molkereitechnologie der Technischen Universität München widmet sich daher der Weiterentwicklung der Niedertemperatur-Vakuumtrocknung (NTVT) für den industriellen Prozess.

Die Vakuumtrocknung hat den entscheidenden Vorteil, dass Flüssigkeit unter reduziertem Druck den Siedepunkt bei niedrigeren Temperaturen erreicht als in der Normalatmosphäre. Labile Stoffe wie Bakterien, Proteine oder Zellkulturen können also bei moderaten Temperaturen, aber über dem Gefrierpunkt getrocknet werden, ohne die Zellstruktur zu stark zu schädigen. Im Journal of Biotechnology [2] veröffentlichten die Freisinger Forscher nun erste Ergebnisse aus der Arbeit mit den drei Bakterienstämmen Lactobacillus paracasei ssp. paracasei, Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus und Bifidobacterium lactis. Die Quintessenz ist in einer korrespondierenden Pressemitteilung der Universität [3] in einem Satz prägnant zusammengefasst: Das geeignetste Trocknungsverfahren ist abhängig vom Bakterienstamm. So zeigt zum Beispiel die Joghurtkultur Lactobacillus bulgaricus nach der NTVT eine bis zu zehn Mal bessere Ausbeute als nach der Gefriertrocknung. Den Ursachen für den Effekt, dass andere Bakterienstämme hingegen die Niedertemperatur-Vakuumtrocknung schlechter überstehen, ging das Forscherteam um Dr. Jürgen Behr am Lehrstuhl für Technische Mikrobiologie der Technischen Universität München begleitend auf den Grund. Die Vermutung der Forscher, dass die individuelle Zusammensetzung an Fettsäuren in der Zellmembran eines jeden Bakterienstamms dafür verantwortlich ist, bietet nun, so die Veröffentlichung weiter, Möglichkeiten, diese Zusammensetzung bei der Kultivierung gezielt zu steuern und damit die Überlebensrate eines Bakterienstamms nach der Trocknung um rund 50% zu erhöhen.

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