Hummel-Bakterien steigern Vitamin B2 in Sojagetränken
Neue Screening-Methode zielt auf Vitaminlücken in pflanzlichen Getränken ab
Eine neue Methode, die von Forschern des DTU National Food Institute entwickelt wurde, kann den Prozess der Identifizierung von Bakterien beschleunigen, die sowohl für die Fermentation als auch zur Erhöhung des Vitamin-B2-Gehalts in Sojagetränken verwendet werden können. In der Studie wurde das Mikrobiom (die gesamte bakterielle Gemeinschaft) von Hummeln untersucht und in mikroskopischen Tröpfchen auf seine Fähigkeit, Vitamin B2 zu produzieren, getestet.
"Unsere Forschung zeigt, dass es möglich ist, ganze mikrobielle Gemeinschaften direkt und schnell zu untersuchen, und dass vielversprechende Bakterien aus Umweltproben identifiziert werden können, ohne dass zuvor einzelne Bakterien isoliert und analysiert werden müssen. Dadurch kann die Entwicklung neuer Starterkulturen schneller und gezielter erfolgen", sagt Associate Professor Claus Heiner Bang-Berthelsen vom DTU National Food Institute. Die Forschungsergebnisse sind in der Fachzeitschrift LWT - Food Science and Technology veröffentlicht worden.
Forscher haben vielversprechende Bakterien in Hummeln entdeckt
Die Studie befasst sich mit einem Problem, das bei vielen pflanzlichen Milchalternativen auftritt: Sie enthalten weniger Vitamine und Mineralstoffe als Kuhmilch. Einer der Nährstoffe, der in der Regel fehlt, ist Vitamin B2 (Riboflavin).
Die Forscher machten sich daher auf die Suche nach Bakterien, die sowohl in Sojagetränken gedeihen als auch während der Fermentierung selbst Vitamin B2 produzieren können. Als Ausgangspunkt für das Screening potenzieller Vitamin-B2-produzierender Stämme dienten ihnen Bakterien aus Hummeldärmen.
"Hummeln leben in der Nähe von Pflanzen, und ihre Eingeweide enthalten viele Mikroorganismen, die bereits an ein pflanzliches Umfeld angepasst sind. Deshalb war es für uns interessant zu testen, ob wir in Hummeln Bakterien finden können, die in der Lage sind, Vitamin B2 in Sojagetränken zu produzieren", sagt Postdoc Hang Xiao vom DTU National Food Institute.
Die Bakterien wurden in mikroskopischen Tröpfchen getestet
In der Studie wandten die Forscher eine bestehende Technologie, das so genannte "Tröpfchen-Screening", auf eine neue Art und Weise an.
"Im Gegensatz zu konventionellen, auf Agarplatten basierenden Methoden für die Kultivierung und das Screening von Mikroorganismen haben wir die Bienen-Darmbakterien in mikroskopisch kleinen Tröpfchen eingekapselt, so dass jedes Tröpfchen nur ein Bakterium enthielt und als geschlossene Kulturkammer fungierte. Auf diese Weise konnte das einzelne Bakterium mit Hilfe unserer mikrofluidischen Screening-Plattform mit extrem hoher Geschwindigkeit analysiert werden, so dass wir innerhalb weniger Stunden Millionen von Bakterienzellen untersuchen konnten", sagt Hang Xiao.
Herkömmliche Sojagetränke sind oft trüb und voller Partikel, die die Messungen stören können. Um das Tröpfchen-Screening mit Getränken auf Sojabasis kompatibel zu machen, entwickelten die Forscher ein hochtransparentes Sojamedium.
"Indem wir die Sojaflüssigkeit transparent machten, konnten wir die Bakterien in einer Umgebung screenen, die ihrer zukünftigen Anwendung ähnelt, und gleichzeitig stabilere Tröpfchen und genauere Messungen erhalten", sagt Claus Heiner Bang-Berthelsen.
Die Bakterien wurden zunächst Roseoflavin ausgesetzt, einer Substanz, die strukturell dem Riboflavin ähnelt und das Wachstum der Bakterien fördern kann, die am besten zur Herstellung von Vitamin B2 geeignet sind. Die Forscher wählten dann die Tröpfchen aus, die am hellsten leuchteten, da eine hohe Fluoreszenz auf eine hohe Vitamin-B2-Produktion hinweist.
"Dieses tröpfchenbasierte mikrobielle Screening sparte monatelange Arbeit und reduzierte den Ressourcenverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Screening-Methoden erheblich", sagt Claus Heiner Bang-Berthelsen.
Ein bestimmter Lactococcus lactis-Stamm stach heraus
Unter den identifizierten Bakterien erwies sich ein Milchsäurebakterium als besonders interessant. Als die Forscher das Bakterium in echten pflanzlichen Produkten testeten, erwies es sich in Sojagetränken als besonders wirksam:
"Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass das Bakterium nicht nur unter Laborbedingungen, sondern auch in realen Lebensmitteln mit einem hohen Proteingehalt funktioniert", sagt Hang Xiao.
Es stellte sich heraus, dass das Bakterium in Sojagetränken auch bei hohen Mengen an zugesetztem (angereichertem) Vitamin B2 weiterhin Vitamin B2 produzierte, was auf eine robuste und stabile Produktion hindeutet.
Außerdem wurde festgestellt, dass das Bakterium viele verschiedene Zuckerarten verwerten kann. Dies macht es zu einem interessanten Kandidaten für den Einsatz als Starterkultur in pflanzlichen Fermentationsprozessen, da es nicht auf ein einziges, sehr enges Substrat beschränkt ist.
In Reis- und Hafergetränken sowie in einigen Mandelgetränken schnitt es im Allgemeinen weniger gut ab, was die Forscher auf deren geringen Proteingehalt zurückführen. Sie interpretieren dies so, dass das Bakterium ein bestimmtes Maß an fermentierbarem Protein benötigt, um gut zu wachsen und Vitamin B2 effektiv zu produzieren.
"Das Spannende an der Methode ist, dass sie nicht nur Vitamin B2-produzierende Bakterien in Sojagetränken identifizieren kann. Sie kann auch für die Identifizierung anderer interessanter Substanzen angepasst werden, vorausgesetzt, sie können mit Fluoreszenz nachgewiesen werden. Allerdings funktioniert die Methode nur, wenn das Medium transparent ist und einen geringen Fluoreszenzhintergrund aufweist", sagt Hang Xiao.
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Originalveröffentlichung
Hang Xiao, Anders Peter Wätjen, Guillermo-Eduardo Sedó Molina, Egon Bech Hansen, Miguel Tovar, Claus Heiner Bang-Berthelsen; Droplet microfluidics-based isolation, adaptation, and screening of riboflavin-producing lactic acid bacteria for fermenting plant-based dairy alternatives; LWT, Volume 241, 2026
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