Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Entwicklung von mikroverkapselten Probiotika-Präparaten zum Einsatz als Zusatzstoff in Fleischerzeugnissen

Jähne, Julia Nina

The aim of this study was to develop technological and microbiological basics for use of microencapsulated probiotics in meat products. The suitability of four different probiotic strains Lactobacillus reuteri (S 24), Lactobacillus rhamnosus (S 25), Lactobacillus paracasei (S 26) and Lactobacillus gasseri (S 28), for potential use as additives in meat products was tested. The effect of different spices and concentrations of NaCl was investigated as well as different microencapsulations and storage temperatures.   In preliminary tests the effect of twelve different spices and three concentrations of NaCl was investigated. The effect of cloves, black pepper, garlic, oregano, ginger, mustard, basil, rose-paprika, sweet paprika, majoram, bulb and caraway was tested. NaCl was added in concentrations of 1 %, 2 % and 5 %, respectively. The additives with the greatest effects, 5 % NaCl, 10 % cloves and 10 % black pepper, were chosen for storage trial.   The lactobacilli were lyophilised in a first step and microencapsulated in a second step. Each strain was microencapsulated in two different ways: water-soluble with a maltodextrine coating and water-insoluble with a fat coating. Both coatings were produced in three different formulations: 10 %, 30 % and 50 % capsule part. These microencapsulated samples were stored at 2 °C and 20 °C for six months in four different gelatine solutions: 1. without additives, 2. with 5 % NaCl, 3. with 10 % cloves and 4. with 10 % black pepper. The lyophilised non coated samples were also stored at both temperatures for six months. At the beginning of the trial and after that every four weeks the bacterial count of all samples was determined on MRS-agar.   During the storage period of six months the lyophilised probiotic strains Lactobacillus reuteri (S 24), Lactobacillus rhamnosus (S 25), Lactobacillus paracasei (S 26) and Lactobacillus gasseri (S 28) showed to be very stable at 2 °C and relatively stable at 20 °C. The conditions of microencapsulation and storage influenced the four probiotic lactobacilli strains individually different. Protective effects of the microencapsulation were recognised in some cases. Although at the beginning protective effects against the strong antimicrobial effects of cloves were shown for Lactobacillus rhamnosus (S 25), none of the tested coatings was able to protect durably. In most cases thick-walled capsules protected better than thin-walled ones. Lactobacillus reuteri (S 24) and Lactobacillus gasseri (S 28) showed better growth at 20 °C. Lactobacillus rhamnosus (S 25) proved to be very stable. The growth of Lactobacillus paracasei (S 26) was promoted by cooled storage and water-soluble, thick-walled capsules.   The use of the tested probiotic strains in meat products seems possible as protective effects of the microencapsulation were recognised for specific combinations. These effects must be tested for each specific application, e. g. strain/additive combination, due to individual differences. Therefore, a general reference for the microencapsulation of probiotic bacteria and their use in meat products cannot be given.

Ziel dieser Studie war es, die technologischen und mikrobiologischen Grundlagen für den Einsatz mikroverkapselter Probiotika in Fleischerzeugnissen zu erarbeiten. Es wurden die vier verschiedenen probiotischen Stämme Lactobacillus reuteri (S 24), Lactobacillus rhamnosus (S 25), Lactobacillus paracasei (S 26) und Lactobacillus gasseri (S 28) hinsichtlich eines möglichen Einsatzes als Zusatzstoff in Fleischerzeugnissen untersucht. Getestet wurden der Einfluss verschiedener Gewürze und Kochsalzkonzentrationen, sowie unterschiedliche Mikroverkapselungen und Lagerungstemperaturen.   In Vorversuchen wurde die Wirkung von zwölf verschiedenen Gewürzen und drei Kochsalzkonzentrationen auf das Wachstum der vier probiotischen Keime untersucht. Es wurde die Wirkung von Nelken (gemahlen), Schwarzem Pfeffer (gemahlen), Knoblauchgranulat, Oregano (gerebelt), Ingwer (gemahlen), Senfkörnern, Basilikum (gerebelt), Rosen-Paprika (gemahlen), Paprika edelsüß (gemahlen), Majoran (gemahlen), Zwiebelgranulat und Kümmel (gemahlen) untersucht. Kochsalz wurde zu 1 %, 2 % und 5 % zugesetzt. Für einen sich anschließenden Lagerungsversuch wurden die Zusätze mit den größten Einflüssen auf die probiotischen Stämme ausgewählt: 5 % Kochsalz, 10 % Nelken bzw. 10 % Schwarzer Pfeffer.   Die Laktobazillen wurden lyophilisiert und anschließend mikroverkapselt. Jeder Stamm wurde einerseits wasserlöslich mit einem Maltodextrincoating und andererseits auch wasserunlöslich mit einem Fettcoating verkapselt. Jedes der beiden Coatingverfahren wurde in drei unterschiedlichen Formulierungen erstellt: 10 %, 30 % bzw. 50 % Kapselanteil. Jede dieser mikroverkapselten Proben wurde in einer Gelatinelösung 1. ohne Zusätze, 2. mit Zusatz von 5 % NaCl, 3. mit Zusatz von 10 % Nelken bzw. 4. mit Zusatz von 10 % Schwarzem Pfeffer bei 2 °C und bei 20 °C über einen Zeitraum von sechs Monaten gelagert. Parallel dazu wurden die unverkapselten Lyophilisate ebenfalls bei 2 °C und bei 20 °C gelagert. In einer Verlaufskontrolle wurde zu Beginn und dann in vierwöchigem Abstand die Keimzahl der Proben auf MRS-Agar bestimmt.   Die Lyophilisate der probiotischen Keime L. reuteri (S 24), L. rhamnosus (S 25), L. paracasei (S 26) und L. gasseri (S 28) erwiesen sich über den gesamten Lagerungszeitraum von sechs Monaten bei einer gekühlten Lagerung als sehr stabil, bei Raumtemperatur als relativ stabil. Die vier Stämme probiotischer Laktobazillen verhielten sich unter den Verkapselungs- und Lagerungsbedingungen individuell sehr unterschiedlich. Es sind ansatzweise Schutzeffekte durch die Mikroverkapselung erkennbar. Gegen die starke antimikrobielle Wirkung von Nelken konnte bis auf anfänglich bei L. rhamnosus (S 25) kein Coating wirksam schützen. Dickwandigere Kapseln schützten in der Mehrzahl der Fälle wirksamer. Lactobacillus reuteri (S 24) und Lactobacillus gasseri (S 28) zeigten bei 20 °C ein besseres Wachstum. Lactobacillus rhamnosus (S 25) erwies sich insgesamt als sehr stabil. Das Wachstum von Lactobacillus paracasei (S 26) wurde durch eine gekühlte Lagerung und wasserlösliche, dickwandige Kapseln begünstigt.   Es scheint möglich, die probiotischen Keime in Fleischerzeugnissen einzusetzen. Schutzeffekte durch die Mikroverkapselung waren ansatzweise erkennbar. Diese sind jedoch für die individuelle Anwendung, d. h. für jeden Stamm und Zusatz, spezifisch zu untersuchen. Es kann folglich keine allgemeine Empfehlung für die Mikroverkapselung probiotischer Bakterien und deren Einsatz in Fleischerzeugnissen gegeben werden.

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Jähne, Julia Nina: Entwicklung von mikroverkapselten Probiotika-Präparaten zum Einsatz als Zusatzstoff in Fleischerzeugnissen. Hannover 2007. Tierärztliche Hochschule.

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