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Gesundheitsvorteile und Enzyme unterscheiden sich zwischen thermophilen und mesophilen probiotischen Kulturen?

Gesundheitsvorteile und Enzyme unterscheiden sich zwischen thermophilen und mesophilen probiotischen Kulturen?


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Gibt es einen Unterschied zwischen den Enzymen, die von thermophilen und mesophilen probiotischen Kulturen produziert werden? Gibt es noch andere Unterschiede in Bezug auf den gesundheitlichen Nutzen zwischen den beiden Kulturarten?


Thermophil und mesophil Enzyme sich unterscheiden in dem optimal Arbeiten Temperatur, aufgrund einer strukturellen Anpassung: thermophile Enzyme haben steifere oberflächenexponierte Schleifen als ihre mesophilen Orthologe. Menschlich ist mesophil, was bedeutet, dass mesophile Enzyme, egal ob menschlich oder bakteriell, im Menschen effizienter arbeiten.


Bjelic, Brandsdal und Aqvist (2008) Kaltanpassung der Enzymreaktionsgeschwindigkeiten. Biochemie 47: 10049-10057; Betonung von mir:

[P]sychrophil, mesophil und hyperthermophil Citrat-Synthasen… haben immer stärkere elektrostatische Stabilisierung des Übergangszustandes, während der energetische Nachteil in Bezug auf interne Proteinwechselwirkungen der umgekehrten Reihenfolge folgt, wobei das kälteadaptierte Enzym den günstigsten Energieterm hat. Die niedrigere Aktivierungsenthalpie und negativere Aktivierungsentropie beobachtet für kälteadaptierte Enzyme finden sich in Verbindung mit a verringerte Proteinsteifigkeit. Der Ursprung dieses Effekts ist jedoch nicht im aktiven Zentrum lokalisiert, sondern in anderen Regionen der Proteinstruktur.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18759500


Aqvist (2017) Kaltadaptation der Triosephosphat-Isomerase. Biochemie 56: 4169-4176; Betonung von mir:

Die Ergebnisse zeigen, dass das Enzym des psychrophilen Bakteriums Vibrio marinus zeigt tatsächlich die charakteristische Verschiebung des Enthalpie-Entropie-Gleichgewichts im Vergleich zu der des Hefe-Orthologen. Der Ursprung dieses Effekts liegt in einigen wenigen oberflächenexponierte Proteinschleifen das unterschiedliche Beweglichkeiten anzeigen in den beiden Enzymen. Schlüsselmutationen machen diese Schleifen mobiler in dem kälteangepasst Triosephosphat-Isomerase, die sowohl die reduzierte Aktivierungsenthalpie Beitrag von der Proteinoberfläche und dem geringere Thermostabilität.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28731682


Was ist der Unterschied? Fermentation vs Beizen

Fermentation und Beizen können leicht verwechselt werden, es gibt einige Überlappungsbereiche, die leicht Verwirrung stiften können.
Schließlich können Sie fermentierte Gurkengurken oder eingelegte Gurkengurken herstellen. Aber gelten fermentierte Gurkengurken als fermentiert oder eingelegt? Um Antworten auf diese und weitere Fragen zu erhalten, lesen Sie weiter, während wir die Überschneidungen zwischen diesen beiden Methoden der Lebensmittelkonservierung und -zubereitung untersuchen.
Kurz gesagt, hier ist, was Sie sich merken müssen: Beim Beizen werden Lebensmittel in einer sauren Flüssigkeit eingeweicht, um einen sauren Geschmack zu erzielen, und die Fermentation erzeugt einen sauren Geschmack als Ergebnis einer chemischen Reaktion zwischen dem Zucker eines Lebensmittels und natürlich vorkommenden Bakterien und es ist keine zusätzliche Säure erforderlich.

Eingelegt und fermentiert, detailliert definiert

  • Beizen - Ein eingelegtes Lebensmittel wurde in einer Salzlake aus gleichen Teilen Säure und Wasser, gemischt mit Salz, konserviert. Die Sole kann Salz oder salziges Wasser sein, und die Säure ist oft Essig oder ein saurer Saft wie Zitronensaft. Eingelegte Lebensmittel, die nicht fermentiert sind, bieten nicht die probiotischen und enzymatischen Vorteile von fermentierten Lebensmitteln, da sie normalerweise während der Konservierung zu Sterilisations- und Konservierungszwecken erhitzt werden. Bei Erhitzung und Konserven können eingelegte Lebensmittel jedoch viel länger bei Raumtemperatur gelagert werden als fermentierte Lebensmittel.
  • Fermentieren - Ein fermentiertes Lebensmittel wurde durch Bakterien konserviert. Eine der häufigsten Bakterienarten ist Lactobazillen, ein Bakterium, das die natürlichen Zucker und Kohlenhydrate frisst und (unter anderem) Milchsäure produziert. Diese Milchsäure konserviert die Lebensmittel und trägt zu ihrem Geschmack bei. Selbst fermentierte Lebensmittel enthalten Probiotika und Enzyme, die Vorteile für die Gesundheit und die Verdauung bieten. Diese Lebensmittel sollten gekühlt oder an einem kühlen Ort wie einem Wurzelkeller aufbewahrt werden.

Überschneidung zwischen den beiden

Während einige Essiggurken fermentiert werden und einige fermentierte Lebensmittel eingelegt werden, werden nicht alle Essiggurken fermentiert und nicht alle fermentierten Lebensmittel werden eingelegt. Es klingt verwirrend, wird aber deutlicher, wenn wir einige Beispiele betrachten.

  • Fermentiert, nicht eingelegt - Joghurt, Sauerteigbrot, Bier, Kefir, Käse, Kombucha und Sauerrahm sind fermentierte Lebensmittel, die nicht eingelegt sind. Sie werden nicht in einem sauren Medium konserviert und der Fermentationsprozess erzeugt nicht genug Säure, um sie als eingelegt zu qualifizieren. Dies sind meist einfache Beispiele, da man einen Laib Sauerteigbrot betrachten würde und denken würde, dass er eingelegt wurde. Aber wenn Sie Kombucha, einen fermentierten Tee, nicht kennen, fragen Sie sich vielleicht. Es ist flüssig, aber nicht salzig und kann bei längerer Fermentation einen Essiggeschmack entwickeln. Die Antwort? Es ist ein fermentiertes Lebensmittel. Der Essiggeschmack entsteht durch Bakterien im SCOBY, die den Zucker im Tee fressen. Nebenbei bemerkt, dieses 2-Gallonen-Keg und Spigot eignet sich hervorragend zum Fermentieren und kontinuierlichen Aufbrühen von Kombucha-Tees. Besuchen Sie unsere Website für weitere Informationen rund um Kombucha.
  • Eingelegt, nicht fermentiert - Im Laden gekaufte Gurken oder alles, was schnell eingelegt wurde, ist kein fermentiertes Lebensmittel. Diese sind etwas schwieriger zu identifizieren als die letzte Kategorie, aber ihnen fehlt der unverwechselbare Geschmack eines fermentierten Lebensmittels. Wenn Sie daran interessiert sind, ist unser ultimatives Konservenset zum Einlegen und Konservieren von nicht fermentierten Lebensmitteln genau das Richtige für Sie.
  • Beide - Einige Lebensmittel sind beide eingelegt und fermentiert. Lebensmittel wie Sauerkraut, fermentierte Gurken und Kimchi fallen in diese Kategorie. Surströmming, oder schwedischer Sauerhering, wird sowohl eingelegt als auch fermentiert. In jedem dieser Lebensmittel werden sie in eine salzige Salzlake gelegt, die schädliche Bakterien abtötet und dadurch die Lebensmittel einlegt. Die gutartigen Bakterien arbeiten dann daran, das Essen zu fermentieren, was zu einem fermentierten und eingelegten Essen führt. Wenn Sie daran interessiert sind, Ihre eigenen Lebensmittel zu fermentieren, bietet dieses Fermentierungsset alles, was Sie für den Einstieg benötigen.

Bemerkenswerte Unterschiede zwischen Fermentieren und Beizen

Temperatur

Wir beginnen mit fermentierten Lebensmitteln. Alle fermentierten Lebensmittel sind auf Bakterien angewiesen, um ihren Zustand zu ändern, ihren Geschmack zu verbessern und sie für den späteren Verzehr zu konservieren. Diese Bakterien gedeihen bei bestimmten Temperaturen und können, je nachdem, ob Sie mesophile oder thermophile Kulturen verwenden, absterben, wenn sie zu heiß werden. Mesophile Bakterien gedeihen zwischen 68℉ und 113℉ und thermophile Bakterien gedeihen zwischen 106℉ und 252℉. Deshalb ist dieser elektrische Joghurtbereiter bei der Joghurtherstellung so hilfreich. Es hält die Milch während des Fermentationsprozesses auf einer konstanten voreingestellten Temperatur. Einige fermentierte Lebensmittel (wie Sauerteigbrot während des Backvorgangs) verwenden Hitze als Teil des Rezepts, um die Bakterien abzutöten. Aber in anderen fermentierten Lebensmitteln wie Kimchi, Sauerkraut oder sogar fermentierten Gurken leben die Bakterien und Enzyme weiter und ruhen nur, wenn die Lebensmittel gekühlt oder gekühlt werden. Tatsächlich müssen diese Lebensmittel unter 45 ° C gelagert und vorzugsweise gekühlt werden.
Eingelegte Lebensmittel sind viel weniger temperaturempfindlich. Sie sind oft in Dosen, das heißt, sie werden zum Sieden erhitzt und dort für eine bestimmte Zeit aufbewahrt. Dieser Prozess würde ein mesophiles Bakterium abtöten, bedeutet aber auch, dass diese eingelegten Lebensmittel bei Raumtemperatur lagerstabil sind.

Erwünschtes Ergebnis

Warum das Beizen dem Gären vorziehen oder umgekehrt? Beim Einlegen entstehen Lebensmittel, die bei Raumtemperatur über längere Zeiträume gelagert werden können. Durch Fermentieren kann eine größere Vielfalt an Lebensmitteln mit mehr gesundheitlichen Vorteilen entstehen, die Enzyme und Probiotika enthalten, aber die meisten müssen gekühlt werden und halten sich höchstens sechs Monate bis zu einem Jahr, obwohl einige Dinge wie Kombucha nie ablaufen. Weitere Informationen zur hausgemachten Fermentation finden Sie unter Hausgemachte Fermentation von Mortier Pilon, und für weitere Einlegeideen probieren Sie unser Lieblings-Pickles- und Relish-Buch.


Kapitel 8 – Bakterien- und Hefekulturen – Prozesseigenschaften, Produkte und Anwendungen

In diesem Kapitel werden Bakterien- und Hefekulturen, ihre Fermentationsprodukte und Prozesseigenschaften sowie Herausforderungen bei der großtechnischen Fermentation zur Herstellung industrieller biobasierter Produkte aus erneuerbaren Ressourcen beschrieben. Es beschreibt mehrere Faktoren, wie Zelleigenschaften, Zellkultur- und Fermentationsprozesse, die eine erfolgreiche und wirtschaftliche Produktion bestimmen. Bakterien und Hefen verwandeln Zucker aus nachwachsenden Rohstoffen in eine Vielzahl von wertschöpfenden Chemikalien, Lösungsmitteln und Kraftstoffen als Alternativen zu erdölbasierten Chemikalien. Bakterielle und Hefefermentationen haben nachhaltige, kostengünstige und biokompatible Produkte aus erneuerbaren Ressourcen bereitgestellt. Wissenschaftler haben Bakteriengene entwickelt, um die Produktion von wertschöpfenden Substanzen wie Feinchemikalien, biologisch abbaubaren Kunststoffen, Biokraftstoffen und Vitaminen zu verbessern. Die Schwierigkeiten bei der Umwandlung von Biomasse in gewünschte Produkte wurden durch genetische Manipulation gemildert. Metabolic Engineering wurde angewendet, um die bestehenden Stoffwechselaktivitäten mehrerer Bakterien und Hefen für die Herstellung von Industriechemikalien zu verbessern und zu verändern. Diese Werkzeuge haben die Nutzung von Biomasse verbessert und die Kosten von Bioprozessen gesenkt. Das Kapitel listet einige wichtige Fermentationsprodukte auf, darunter Alkohole, Biokraftstoffe, Biopolymere, Biotenside, Spezialchemikalien, Materialien, Polysaccharide, Enzyme und Vitamine.


WECHSELWIRKUNGEN ZWISCHEN PROBIOTIKA UND KOMPONENTEN VON FERMENTIERTEN LEBENSMITTELN

Neben den gewünschten gesundheitlichen und klinischen Eigenschaften müssen Probiotika mehrere Grundvoraussetzungen für die Entwicklung marktfähiger probiotischer Produkte erfüllen. Die wichtigsten Anforderungen sind, dass probiotische Bakterien in ausreichender Zahl im Produkt überleben, dass ihre physikalische und genetische Stabilität während der Lagerung des Produkts gewährleistet ist und dass alle ihre Eigenschaften, die für die Entfaltung ihres gesundheitlichen Nutzens nach dem Verzehr unerlässlich sind, während der Herstellung und Lagerung erhalten bleiben des Produkts. Darüber hinaus sollten Probiotika keine negativen Auswirkungen auf den Geschmack oder das Aroma des Produkts haben und die Säuerung während der Haltbarkeit des Produkts nicht verstärken. Schließlich sollten Methoden zur Verfügung stehen, um probiotische Stämme zweifelsfrei zu identifizieren.

Um die funktionellen Eigenschaften probiotischer Bakterien voll auszuschöpfen, müssen die Prozesse zur Herstellung von Milchprodukten an die Anforderungen der Probiotika angepasst werden. Ist dies nicht möglich, müssen andere probiotische Stämme getestet oder im Extremfall neue Produkte entwickelt werden. In diesem Abschnitt gehe ich auf einige der Variablen ein, die für die Anwendung von Probiotika in Milchprodukten notwendig sind oder diese beeinflussen.

Wie alle fermentierten Milchprodukte, die lebende Bakterien enthalten, müssen probiotische Produkte während der Lagerung gekühlt werden. Dies ist notwendig, um sowohl hohe Überlebensraten der probiotischen Organismen zu gewährleisten als auch eine ausreichende Stabilität des Produkts zu gewährleisten ( 12, 13). Da der Darmtrakt als natürliche Umgebung der probiotischen Bakterien angesehen wird, müssen außerdem der Sauerstoffgehalt, das Redoxpotential und die Wasseraktivität des Mediums berücksichtigt werden (14).

Aktive Mikroorganismen interagieren intensiv mit ihrer Umgebung, indem sie Bestandteile des Mediums gegen Stoffwechselprodukte austauschen. Somit ist die chemische Zusammensetzung des Milchprodukts von größter Bedeutung für die Stoffwechselaktivitäten der Mikroorganismen. Wesentliche Variablen sind die Art und Menge der verfügbaren Kohlenhydrate, der Hydrolysegrad von Milchproteinen (der die Verfügbarkeit von essentiellen Aminosäuren bestimmt) und die Zusammensetzung und der Hydrolysegrad von Milchlipiden (der die Verfügbarkeit von kurzkettigen Fettsäuren bestimmt). insbesondere) ( 15, 16). Andererseits können die proteolytischen (17) und lipolytischen Eigenschaften von Probiotika für den weiteren Abbau von Proteinen und Lipiden wichtig sein. Diese beiden Eigenschaften können erhebliche Auswirkungen auf den Geschmack und das Aroma von Milchprodukten haben (15).

Ein wesentlicher Aspekt bei der Herstellung von probiotisch fermentierten Milchprodukten ist die Interaktion zwischen Probiotika und Starterorganismen. Obwohl wenig über diese Wechselwirkung bekannt ist, sind sowohl synergistische als auch antagonistische Wirkungen zwischen verschiedenen Starterorganismen gut etabliert. Die klassische Joghurtkultur zeichnet sich beispielsweise durch eine Protosymbiose zwischen Streptococcus thermophilus und Lactobacillus delbrueckii Untersp. bulgaricus. Dieser Synergismus, gesehen als beschleunigte und effiziente Ansäuerung der Milch und Vermehrung der Kulturorganismen und basierend auf der Kreuzfütterung beider Organismen, ist keine Eigenschaft der beiden Arten, sondern spezifischer Stämme dieser Arten ( 18–21). Antagonismus hingegen beruht oft auf der Produktion von Substanzen, die mehr oder weniger spezifisch andere verwandte Starterorganismen oder auch nicht verwandte Bakterien hemmen oder inaktivieren. Am wichtigsten ist, dass der Antagonismus durch Bakteriocine verursacht wird, bei denen es sich um Peptide oder Proteine ​​mit antibiotischen Eigenschaften handelt ( 22, 23). Die Fähigkeit zur Produktion von Bacteriocinen wird oft als wünschenswerte Eigenschaft von Probiotika diskutiert (10), jedoch kann der Antagonismus gegenüber Starterkulturen und umgekehrt ein limitierender Faktor für Kombinationen von Startern und Probiotika sein (24). Weitere antagonistische Wirkungen von Milchsäurebakterien wurden beschrieben und die beteiligten Substanzen sind Wasserstoffperoxid, Benzoesäure (hergestellt aus dem Nebenbestandteil Hippursäure), biogene Amine (gebildet durch Decarboxylierung von Aminosäuren) und Milchsäure (25–29 ). Tabelle 1 gibt einen Überblick über die in Milchfermentationen verwendeten Starterbakterien und einige ihrer relevanten physiologischen Eigenschaften.

Starterorganismen für Milchprodukte

. Wachstumstemperatur . Milchsäuregärung. . .
Spezies 1 . Minimum . Optimal. Maximal. Homofermentativ. Heterofermatativ. Milchsäure . Endgültiger pH-Wert.
°C %
Pfund. delbrückii Untersp. bulgaricus22 45 52 + 1.5–1.8 3.8
Pfund. delbrückii Untersp. laktis18 40 50 + 1.5–1.8 3.8
Pfund. helveticus22 42 54 + 1.5–2.2 3.8
Pfund. Acidophilus27 37 48 + 0.3–1.9 4.2
Pfund. Kefir8 32 43 + 1.2–1.5
Pfund. brevis8 30 42 + 1.2–1.5
Pfund. casei Untersp. casei 30 + 1.2–1.5
S. thermophilus22 40 52 + 0.6–0.8 4.5
Lc. laktis Untersp. laktis8 30 40 + 0.5–0.7 4.6
Lc. laktis Untersp. kremoris8 22 37 + 0.5–0.7 4.6
Lc. laktis Untersp. laktis biovar. diacetylactis8 22–28 40 + 0.5–0.7 4.6
Ln. Mesenteroides Untersp. kremoris4 20–28 37 + 0.1–0.2 5.6
Ln. Mesenteroides Untersp. Dextranicum4 20–28 37 + 0.1–0.2 5.6
Bifidobakterium (bifidum, infantis, etc) 22 37 48 0.1–1.4 4.5
. Wachstumstemperatur . Milchsäuregärung. . .
Spezies 1 . Minimum . Optimal. Maximal. Homofermentativ. Heterofermatativ. Milchsäure . Endgültiger pH-Wert.
°C %
Pfund. delbrückii Untersp. bulgaricus22 45 52 + 1.5–1.8 3.8
Pfund. delbrückii Untersp. laktis18 40 50 + 1.5–1.8 3.8
Pfund. helveticus22 42 54 + 1.5–2.2 3.8
Pfund. Acidophilus27 37 48 + 0.3–1.9 4.2
Pfund. Kefir8 32 43 + 1.2–1.5
Pfund. brevis8 30 42 + 1.2–1.5
Pfund. casei Untersp. casei 30 + 1.2–1.5
S. thermophilus22 40 52 + 0.6–0.8 4.5
Lc. laktis Untersp. laktis8 30 40 + 0.5–0.7 4.6
Lc. laktis Untersp. kremoris8 22 37 + 0.5–0.7 4.6
Lc. laktis Untersp. laktis biovar. Diacetylactis8 22–28 40 + 0.5–0.7 4.6
Ln. Mesenteroides Untersp. kremoris4 20–28 37 + 0.1–0.2 5.6
Ln. Mesenteroides Untersp. Dextranicum4 20–28 37 + 0.1–0.2 5.6
Bifidobakterium (bifidum, infantis, etc) 22 37 48 0.1–1.4 4.5

Lb., Lactobacillus S., Streptococcus Lc., Lactococcus Ln., Leuconostoc.


Resultate und Diskussionen

Reaktorleistung

Wasserstoffverbrauch, Methanausbeute und VFAs

Zusammenfassung der Reaktorleistungen

Stufen . ein D . B e. C F . D g .
Methanausbeute (L/kgVS) a
M b 197 ± 8 200 ± 16 245 ± 9 210 ± 13
T c 222 ± 8 242 ± 19 245 ± 19 245 ± 27
h2 Verbrauch (l/Tag)
m 0 0.9 ± 0.1 1.1 ± 0.4 1.9 ± 0.7
T 0 1.9 ± 0.1 4.6 ± 0.5 6.4 ± 0.5
Relativer Methangehalt (%)
m 62 ± 0.4 65 ± 1 66 ± 0.8 70 ± 1.1
T 66 ± 0.6 68 ± 0.7 71 ± 1.3 78 ± 1.7
pH
m 7.36 ± 0.01 7.40 ± 0.03 7.63 ± 0.04 7.59 ± 0.04
T 7.63 ± 0.03 7.64 ± 0.07 7.89 ± 0.07 7.77 ± 0.06
BA (mg/l CaCO3)
m 6897 ± 1491 6976 ± 1708 4725 ± 1190 3055 ± 1189
T 8401 ± 990 11,490 ± 751 10,735 ± 565 10,937 ± 855
Gesamt-VFAs (mg/l)
m 1804 ± 119 1823 ± 142 1865 ± 94 2027 ± 210
T 3317 ± 326 2489 ± 136 2418 ± 284 2259 ± 252
Acetat (mg/l)
m 986 ± 98 998 ± 94 1023 ± 44 1266 ± 169
T 1736 ± 71 1155 ± 77 1081 ± 200 991 ± 93
Propionat (mg/l)
m 429 ± 30 413 ± 47 448 ± 60 357 ± 32
T 990 ± 74 848 ± 62 859 ± 126 856 ± 170
Ammoniakstickstoff (mg/L)
m 1174 ± 36 1221 ± 82 1349 ± 82 1325 ± 60
T 1568 ± 46 1608 ± 69 1619 ± 79 1539 ± 221
Stufen . ein D . B e. C F . D g .
Methanausbeute (L/kgVS) a
M b 197 ± 8 200 ± 16 245 ± 9 210 ± 13
T c 222 ± 8 242 ± 19 245 ± 19 245 ± 27
h2 Verbrauch (l/Tag)
m 0 0.9 ± 0.1 1.1 ± 0.4 1.9 ± 0.7
T 0 1.9 ± 0.1 4.6 ± 0.5 6.4 ± 0.5
Relativer Methangehalt (%)
m 62 ± 0.4 65 ± 1 66 ± 0.8 70 ± 1.1
T 66 ± 0.6 68 ± 0.7 71 ± 1.3 78 ± 1.7
pH
m 7.36 ± 0.01 7.40 ± 0.03 7.63 ± 0.04 7.59 ± 0.04
T 7.63 ± 0.03 7.64 ± 0.07 7.89 ± 0.07 7.77 ± 0.06
BA (mg/l CaCO3)
m 6897 ± 1491 6976 ± 1708 4725 ± 1190 3055 ± 1189
T 8401 ± 990 11,490 ± 751 10,735 ± 565 10,937 ± 855
Gesamt-VFAs (mg/l)
m 1804 ± 119 1823 ± 142 1865 ± 94 2027 ± 210
T 3317 ± 326 2489 ± 136 2418 ± 284 2259 ± 252
Acetat (mg/l)
m 986 ± 98 998 ± 94 1023 ± 44 1266 ± 169
T 1736 ± 71 1155 ± 77 1081 ± 200 991 ± 93
Propionat (mg/l)
m 429 ± 30 413 ± 47 448 ± 60 357 ± 32
T 990 ± 74 848 ± 62 859 ± 126 856 ± 170
Ammoniakstickstoff (mg/L)
m 1174 ± 36 1221 ± 82 1349 ± 82 1325 ± 60
T 1568 ± 46 1608 ± 69 1619 ± 79 1539 ± 221

a Methanausbeute wurde bei Raumtemperatur und 1 atm . bestimmt

d Intermittierendes Mischen ohne H2 Zusatz

e Intermittierendes Mischen mit weniger H2 Zusatz

f Intermittierendes Mischen mit mehr H2 Zusatz

g Kontinuierliches Mischen mit mehr H2 Zusatz

Zusammenfassung der Reaktorleistungen

Stufen . ein D . B e. C F . D g .
Methanausbeute (L/kgVS) a
M b 197 ± 8 200 ± 16 245 ± 9 210 ± 13
T c 222 ± 8 242 ± 19 245 ± 19 245 ± 27
h2 Verbrauch (l/Tag)
m 0 0.9 ± 0.1 1.1 ± 0.4 1.9 ± 0.7
T 0 1.9 ± 0.1 4.6 ± 0.5 6.4 ± 0.5
Relativer Methangehalt (%)
m 62 ± 0.4 65 ± 1 66 ± 0.8 70 ± 1.1
T 66 ± 0.6 68 ± 0.7 71 ± 1.3 78 ± 1.7
pH
m 7.36 ± 0.01 7.40 ± 0.03 7.63 ± 0.04 7.59 ± 0.04
T 7.63 ± 0.03 7.64 ± 0.07 7.89 ± 0.07 7.77 ± 0.06
BA (mg/l CaCO3)
m 6897 ± 1491 6976 ± 1708 4725 ± 1190 3055 ± 1189
T 8401 ± 990 11,490 ± 751 10,735 ± 565 10,937 ± 855
Gesamt-VFAs (mg/l)
m 1804 ± 119 1823 ± 142 1865 ± 94 2027 ± 210
T 3317 ± 326 2489 ± 136 2418 ± 284 2259 ± 252
Acetat (mg/l)
m 986 ± 98 998 ± 94 1023 ± 44 1266 ± 169
T 1736 ± 71 1155 ± 77 1081 ± 200 991 ± 93
Propionat (mg/l)
m 429 ± 30 413 ± 47 448 ± 60 357 ± 32
T 990 ± 74 848 ± 62 859 ± 126 856 ± 170
Ammoniakstickstoff (mg/L)
m 1174 ± 36 1221 ± 82 1349 ± 82 1325 ± 60
T 1568 ± 46 1608 ± 69 1619 ± 79 1539 ± 221
Stufen . ein D . B e. C F . D g .
Methanausbeute (L/kgVS) a
M b 197 ± 8 200 ± 16 245 ± 9 210 ± 13
T c 222 ± 8 242 ± 19 245 ± 19 245 ± 27
h2 Verbrauch (l/Tag)
m 0 0.9 ± 0.1 1.1 ± 0.4 1.9 ± 0.7
T 0 1.9 ± 0.1 4.6 ± 0.5 6.4 ± 0.5
Relativer Methangehalt (%)
m 62 ± 0.4 65 ± 1 66 ± 0.8 70 ± 1.1
T 66 ± 0.6 68 ± 0.7 71 ± 1.3 78 ± 1.7
pH
m 7.36 ± 0.01 7.40 ± 0.03 7.63 ± 0.04 7.59 ± 0.04
T 7.63 ± 0.03 7.64 ± 0.07 7.89 ± 0.07 7.77 ± 0.06
BA (mg/l CaCO3)
m 6897 ± 1491 6976 ± 1708 4725 ± 1190 3055 ± 1189
T 8401 ± 990 11,490 ± 751 10,735 ± 565 10,937 ± 855
Gesamt-VFAs (mg/l)
m 1804 ± 119 1823 ± 142 1865 ± 94 2027 ± 210
T 3317 ± 326 2489 ± 136 2418 ± 284 2259 ± 252
Acetat (mg/l)
m 986 ± 98 998 ± 94 1023 ± 44 1266 ± 169
T 1736 ± 71 1155 ± 77 1081 ± 200 991 ± 93
Propionat (mg/l)
m 429 ± 30 413 ± 47 448 ± 60 357 ± 32
T 990 ± 74 848 ± 62 859 ± 126 856 ± 170
Ammoniakstickstoff (mg/L)
m 1174 ± 36 1221 ± 82 1349 ± 82 1325 ± 60
T 1568 ± 46 1608 ± 69 1619 ± 79 1539 ± 221

a Methanausbeute wurde bei Raumtemperatur und 1 atm . bestimmt

d Intermittierendes Mischen ohne H2 Zusatz

e Intermittierendes Mischen mit weniger H2 Zusatz

f Intermittierendes Mischen mit mehr H2 Zusatz

g Kontinuierliches Mischen mit mehr H2 Zusatz

Wasserstoffverbrauch unter ein mesophiler Zustand und B thermophiler Zustand

Wasserstoffverbrauch unter ein mesophiler Zustand und B thermophiler Zustand

Der Anstieg von H2 Partialdruck durch H2 die Zugabe kann den Abbau von VFAs während der Aktogenese hemmen. In dieser Studie stabilisierten sich die Gesamt-VFAs unter mesophilen Bedingungen in den ersten drei Stufen auf etwa 1800 mg/l, stiegen jedoch in Stufe d auf 2026 mg/l an. Unter thermophilen Bedingungen, nach dem H2 Darüber hinaus nahmen die Gesamt-VFAs im Vergleich zur Anfangsphase um 28% ab und wurden in den letzten drei Phasen bei etwa 2400 mg/l gehalten. Daraus kann geschlossen werden, dass die pH-Erhöhung hauptsächlich auf die Hemmung hydrolytischer und fermentativer Bakterien durch das zugesetzte H . zurückzuführen ist2 [ 12]. Die Tendenzänderung von Acetat stimmt mit der von Gesamt-VFAs überein.

PH, BA und Ammoniakstickstoff

Das pH-Verhalten unter mesophilen und thermophilen Bedingungen änderte sich in ähnlicher Weise, aber BA und Ammoniakstickstoff waren inkonsistent (Tabelle 2). Es wurde festgestellt, dass sich der pH-Wert nach Eintritt in Stufe b nicht änderte, jedoch in Stufe c signifikant anstieg und dann abnahm, wenn kontinuierliches Rühren in Stufe d angewendet wurde. Unter mesophilen Bedingungen erhöht sich der Ammoniakstickstoff und CO2 Verbrauch in der flüssigen Phase führte zu einer pH-Erhöhung im Mc-Stadium, wohingegen der Anstieg von VFAs in der letzten Phase zu einer pH-Abnahme führte. Unter thermophilen Bedingungen führte die Abnahme der VFAs zu einem Anstieg des pH-Werts in der Tc-Stufe, und die Abnahme des Ammoniakstickstoffs verursachte eine Abnahme des pH-Werts in der Td-Stufe. Verglichen mit dem maximalen pH-Wert von 7,7 in der Mc-Stufe erreichte der pH-Wert in der Tc-Stufe den maximalen Wert von 8,1. Die BA als Hauptpuffersubstanz zur Aufrechterhaltung eines geeigneten pH-Werts wurde erhöht und nach H . in einem stabileren Zustand gehalten2 Zugabe in den thermophilen Reaktor. Insgesamt zeigte der thermophile Zustand eine bessere Leistung mit höherer Methanproduktion im Vergleich zum mesophilen Zustand, außer in Stufe c.

Vergleich von mesophilen und thermophilen Reaktoren in Bezug auf die Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft

Mikrobielle Vielfalt insgesamt

Aus dreifachen Proben in acht verschiedenen Stadien (Ta/Ma, Tb/Mb, Tc/Mc und Td/Md) wurden insgesamt 1.086.890 gepaarte Sequenzen mit einer durchschnittlichen Länge von 396 bp erzeugt. Für diese Untersuchung wurde ein Schwellenwert von 97 % für die OTU-Ähnlichkeit festgelegt, um eine taxonomische Analyse durchzuführen. Tabelle 3 listet den Alpha-Diversity-Index auf. h2 Zusätzlich verringerte sich die Diversität der Gemeinschaft im mesophilen Reaktor in den Stadien Mb und Mc, aber die Diversität der Gemeinschaft erholte sich im Stadium Md. Das hinzugefügte H2 hatte keinen signifikanten Einfluss auf den Reichtum der Gemeinschaft. Verglichen mit der Ma-Phase waren sowohl die Vielfalt als auch der Reichtum der Gemeinschaft in der Ta-Phase höher. Aus dem Simpson Even Index wird die Addition von H2 hatte unter mesophilen Bedingungen keine offensichtliche Wirkung. Im Vergleich zum Ta-Stadium wurde im Tb-Stadium eine gleichmäßigere Verteilung der mikrobiellen Spezies beobachtet, die in den nachfolgenden Stadien abnahm.

Zusammenfassung des Alpha-Diversity-Index

Stufen des Alpha-Diversity-Index. ein . B . C . D .
Simpson a
m 0.07 0.09 0.1 0.07
T 0.05 0.04 0.07 0.08
Chao b
m 745.6 762.1 741.1 735.4
T 797 714.3 671.2 719.4
Simpsoneven c
m 0.03 0.02 0.02 0.03
T 0.04 0.05 0.03 0.03
Stufen des Alpha-Diversity-Index. ein . B . C . D .
Simpson a
m 0.07 0.09 0.1 0.07
T 0.05 0.04 0.07 0.08
Chao b
m 745.6 762.1 741.1 735.4
T 797 714.3 671.2 719.4
Simpsoneven c
m 0.03 0.02 0.02 0.03
T 0.04 0.05 0.03 0.03

a Die Vielfalt der mikrobiellen Gemeinschaft

b Der Reichtum an mikrobiellen Arten

c Die Verteilungsgleichheit der mikrobiellen Gemeinschaft

Zusammenfassung des Alpha-Diversity-Index

Stufen des Alpha-Diversity-Index. ein . B . C . D .
Simpson a
m 0.07 0.09 0.1 0.07
T 0.05 0.04 0.07 0.08
Chao b
m 745.6 762.1 741.1 735.4
T 797 714.3 671.2 719.4
Simpsoneven c
m 0.03 0.02 0.02 0.03
T 0.04 0.05 0.03 0.03
Stufen des Alpha-Diversity-Index. ein . B . C . D .
Simpson a
m 0.07 0.09 0.1 0.07
T 0.05 0.04 0.07 0.08
Chao b
m 745.6 762.1 741.1 735.4
T 797 714.3 671.2 719.4
Simpsoneven c
m 0.03 0.02 0.02 0.03
T 0.04 0.05 0.03 0.03

a Die Vielfalt der mikrobiellen Gemeinschaft

b Der Reichtum an mikrobiellen Arten

c Die Verteilungsgleichheit der mikrobiellen Gemeinschaft

Beta-Diversität mit Bray-Curtis-Unähnlichkeit: mesophiler Reaktor (einD) und thermophiler Reaktor (einD) sind alle dreifache Proben

Beta-Diversität mit Bray-Curtis-Unähnlichkeit: mesophiler Reaktor (einD) und thermophiler Reaktor (einD) sind alle dreifache Beispiele

Bei thermophilen Systemen förderte der bemerkenswerte Anstieg des Wasserstoffverbrauchs nicht die Methanausbeute vom Tb- zum Td-Stadium (Tabelle 2), aber er veränderte die mikrobielle Zusammensetzung signifikant (Abb. 2). Dies könnte darauf hindeuten, dass der hinzugefügte Wasserstoff hauptsächlich für das mikrobielle Zellwachstum über den Wood-Ljungdahl-Weg außer der Methanproduktion verwendet wurde [ 28]. Das verstärkte Zellwachstum bildete ein stetiges anaerobes mikrobielles System, um der Änderung der Betriebsbedingungen wie dem Mischmodus zu widerstehen. Andererseits fördert der geringe Anstieg des Wasserstoffverbrauchs unter mesophilen Bedingungen die Methanausbeute von Mb- zu Md-Stufen signifikant (Tabelle 2), hatte jedoch einen schwächeren Einfluss auf die mikrobielle Zusammensetzung. Dies kann darauf hindeuten, dass der hinzugefügte Wasserstoff hauptsächlich für die Methanproduktion verwendet wurde, außer für das mikrobielle Zellwachstum. Das ursprüngliche mesophile mikrobielle System konnte dem kontinuierlichen Mischen im Md-Stadium nur schwer widerstehen. Diese Spekulationen müssen in zukünftigen Forschungen bestätigt werden.

Dynamische Veränderungen kommunaler Mikroorganismen zwischen mesophilen und thermophilen Reaktoren

Fülle von Mikroorganismen bei ein Stamm und B Gattungsniveaus in den Reaktoren, die bei unterschiedlichen Fermentationsbedingungen betrieben werden. Mikrobielle Gruppen, die weniger als 1% aller klassifizierten Sequenzen ausmachen, werden in der Gruppe „Sonstige“ zusammengefasst.

Fülle von Mikroorganismen bei ein Stamm und B Gattungsniveaus in den Reaktoren, die bei unterschiedlichen Fermentationsbedingungen betrieben werden. Mikrobielle Gruppen, die weniger als 1% aller klassifizierten Sequenzen ausmachen, werden in der Gruppe „Sonstige“ zusammengefasst.

Relative Häufigkeit und Dynamik mikrobieller taxonomischer Gruppen in mesophilen und thermophilen Reaktoren in verschiedenen Betriebsstadien. ein Die taxonomische Klassifizierung von Mikroben erfolgt auf Domänenebene. B Taxonomische Klassifizierung von Euryarchaeota liest auf Gattungsebene Gattungsebene. Bakteriengruppen, die weniger als 1% aller klassifizierten Sequenzen ausmachen, werden in der Gruppe „Sonstige“ zusammengefasst.

Relative Häufigkeit und Dynamik mikrobieller taxonomischer Gruppen in mesophilen und thermophilen Reaktoren in verschiedenen Betriebsstadien. ein Die taxonomische Klassifizierung von Mikroben erfolgt auf Domänenebene. B Taxonomische Klassifizierung von Euryarchaeota liest auf Gattungsebene Gattungsebene. Bakteriengruppen, die weniger als 1% aller klassifizierten Sequenzen ausmachen, werden in der Gruppe „Sonstige“ zusammengefasst.

Dieselben Bakterien in thermophilen und mesophilen Reaktoren, einschließlich Clostridium_sensu_stricto_1, Marinilabiaceae, Terrisporobacter, und Treponema_2 zeigten große Unterschiede in der relativen Häufigkeit. Clostridium_sensu_stricto_1 und Terrisporobacter, die im Ma-Stadium die am häufigsten vorkommenden Bakterien waren, schienen im Ta-Stadium um die Hälfte zurückzugehen. Außerdem ist nach H2 Darüber hinaus waren die Trendänderungen dieser beiden Bakterien völlig unterschiedlich: Die mesophilen nahmen um etwa 50 % zu, bis eine kontinuierliche Durchmischung angenommen wurde, während die thermophilen abnahmen und Terrisporobacter in der Td-Stufe sogar unter 1,8 % gefallen. Methanosaeta wurde komplett ersetzt durch Methanosarcina, Methanokulleus, Methanobrevibacter, Methanobakterium, und Methanosphaera im thermophilen Reaktor. Obwohl Methanosarcina unter den Methanogenen im Ta-Stadium vorherrschend war, nahmen die streng hydrogenotrophen Methanogene nach H . allmählich auf die dominierende Stellung zu2 (Abb. 4b). Dies zeigt an, dass das hinzugefügte H2 wurde für die hydrogenotrophe Methanogenese im thermophilen Zustand im Vergleich zu dem im mesophilen Reaktor bevorzugt. Daher spielt die Temperatur eine Schlüsselrolle bei der Bestimmung, ob das hinzugefügte H2 direkt genutzt wird oder nicht.

In Etappen ohne H2 Außerdem ist die relative Häufigkeit von norank_f_Marinilabiaceae, das hauptsächlich Hydrolyse und proteolytische Prozesse umfasst [ 35], betrug 4,89% (Ma) bzw. 10,88% (Ta) und der von Treponema_2 7,10 % (Ma) und 4,10 % (Ta) betrug. Diese beiden Bakterien nahmen jedoch nach H . signifikant ab2 Zugabe in den thermophilen Stadien. Im Td-Stadium betrug die relative Gesamthäufigkeit dieser beiden Bakterien weniger als 0,06% in der mikrobiellen Gemeinschaft, was in starkem Gegensatz zu der relativen Häufigkeit von 26% im Md-Stadium steht. Die Methanproduktion stieg im Td-Stadium, nahm aber im Md-Stadium ab, und dies könnte daran liegen, dass die Kombination von Homoacetogenen (HA) und essiglastischen Methanogenen (AM) im Vergleich zu solohydrogenotrophen Methanogenen (HM) weniger stabil war, wenn kontinuierliches Mischen eingeführt wurde CSTRs.

Signifikante Unterschiede bei Mikroben zwischen mesophilen und thermophilen Reaktoren

Welchs T Balkendiagramm auf Gattungsebene veränderten sich die Proportionen der Mikrobe signifikant (*P < 0,05, **P < 0,01, ***P < 0,001), wurde durch die Rate falscher Entdeckungen korrigiert. ein Ma im Vergleich zu Ta. B MB im Vergleich zu TB. C Mc im Vergleich zu Tc. D Md im Vergleich zu Td

Welchs T Balkendiagramm auf Gattungsebene veränderten sich die Proportionen der Mikrobe signifikant (*P < 0,05, **P < 0,01, ***P < 0,001), wurde durch die Rate falscher Entdeckungen korrigiert. ein Ma im Vergleich zu Ta. B MB im Vergleich zu TB. C Mc im Vergleich zu Tc. D Md im Vergleich zu Td

Eine frühere Studie berichtete, dass Methanosaeta war weniger kompetent als Methanosarcina bei Acetatkonzentrationen über 1 mmol/L [11]. In dieser Studie, Methanosaeta dominierte im Ma-Stadium bei einer Acetatkonzentration von über 16 mmol immer noch, was darauf hindeutet, dass es über Methanosarcina im CSTR [ 29]. Norank_f_Syntrophomonadaceae spielt eine wichtige Rolle als syntrophe Butyrat-oxidierende Bakterien, die mit Methanosaeta [ 19] und war im mesophilen Reaktor häufiger (Abb. 5a). Beide Syntrophomonas und norank_f_Syntrophomonadaceae gehören zur selben Familie Syntrophomonadaceae erstere wird jedoch in thermophilen Reaktoren bevorzugt (Abb. 5c, d) und als syntrophe propionisch oxidierende Bakterien klassifiziert [ 33].

Psychobakterien, die C . effizient abbauen kann4-C8 Fettsäuren im AD-Prozess [16], war die am häufigsten vorkommende Spezies (15,7%) in der Tc-Stufe, wurde jedoch im mesophilen Reaktor nicht gefunden. Es ist interessant zu bemerken, dass Hydrogenispora, das hauptsächlich als H . studiert wurde2-förderndes Bakterium, signifikant erhöht nach H2 Zugabe im thermophilen Reaktor [ 34]. Es stieg deutlich (über das 20-fache) nach H2 im Vergleich zum Ta-Stadium hinzugefügt, was mit einer früheren Studie übereinstimmt, die gezeigt hat, dass Überschuss Hydrogenispora war wohl eher für H . bevorzugt2 Verbrauch statt H2 Produktion.

Die Unterschiede in der mikrobiellen Gemeinschaftsstruktur zwischen Mc und Tc

Vergleich der Unterschiede in der mikrobiellen Struktur zwischen den Stadien Mc und Tc


Kulturtemperatur von Joghurtstartern

Thermophile Kulturen = Wärme liebend

Thermophil bedeutet wärmeliebend. Diese Art von Kultur wird hinzugefügt zu erhitzt Milch und kultiviert von 5 bis 12 Stunden. Thermophile Kulturen produzieren typischerweise Joghurt, der dicker als Joghurt aus einer mesophilen Kultur. Thermophile Kulturen benötigen eine gleichmäßige Wärmequelle richtig zu kultivieren. EIN Joghurtbereiter wird dafür am häufigsten verwendet, aber es gibt Möglichkeiten, ohne Joghurtbereiter zu kultivieren (eine Möglichkeit ist die Verwendung eines Crockpots!)

Mesophile Kulturen = Medium Loving

Mesophil bedeutet medienliebend, was darauf hindeutet, dass sich eine mesophile Kultur am besten bei . vermehrt Raumtemperatur (ca. 70 bis 77 °F).Bei einer mesophilen Kultur gibt es die Milch muss nicht vorgewärmt werden. Die Kultur wird einfach zu kalter Milch gegeben und bei Raumtemperatur kultiviert, normalerweise zwischen 12 und 18 Stunden. Mesophile Kulturen produzieren typischerweise Joghurt, der Verdünner als Joghurt aus einer thermophilen Kultur.


Wie werden Käsekulturen klassifiziert?

Obwohl die meisten Käsekulturen eine sehr ähnliche Zusammensetzung haben, können sie durch die Temperatur, bei der sie arbeiten, die Art der Bakterienstämme, die sie enthalten, und das Verhältnis der einzelnen Stämme unterschieden werden. Abhängig von der Käsesorte, die Sie herstellen möchten, variieren die Art des Bakterienstamms und das Verhältnis jedes Stamms.

Temperatur

Käsekulturen können nach der Temperatur klassifiziert werden, bei der sie arbeiten. Die zwei häufigsten Arten von Käsekulturen sind:

Mesophile Kultur:

Diese Art von Käsekultur ist am besten geeignet, um bei moderaten oder mittleren Temperaturen bis zu 90 °F zu arbeiten. Es ist ideal für die Herstellung einer Vielzahl von Hartkäsen wie Monterey, Cheddar, Jack, Edam, Gouda usw. Mesophil ist auch die gebräuchlichste der beiden Kulturen, da sie zur Herstellung der meisten Käsesorten verwendet wird, die nicht erhitzt werden können einen hohen Grad.

Thermophile Kultur:

Diese Art von Käsekultur funktioniert gut mit wärmeren Temperaturen zwischen 68-125 ° F, da es sich um ein wärmeliebendes Bakterium handelt. Es wird verwendet, um eine Vielzahl von Käsesorten wie Mozzarella, Parmesan, Provolone, Swiss, Romano und mehr herzustellen, die höheren Temperaturen standhalten.

Für jede einzelne Kultur variiert der Wachstums- und Geschmacksproduktionsbereich nicht nur in Abhängigkeit von der Temperatur, sondern auch von der Anzahl der verwendeten Bakterienstämme und dem Verhältnis jedes verwendeten Stamms.

Starterkultur vs. Nicht-Starterkultur

Obwohl es möglich ist, Käse ohne Käsekultur herzustellen, wie bestimmte Arten von frischem, ungereiftem Käse (Frischkäse, Hüttenkäse, Lab usw.), benötigen die meisten eine Art Starterkultur. Starterkultur sind speziell gezüchtete Bakterien (LAB oder Milchsäurebakterien), die verwendet werden, um die Umwandlung von Milch in Käse zu starten. Diese sind ideal für Anfänger oder wenn Sie einfach nur nach einer unkomplizierten Möglichkeit suchen, mit der Herstellung Ihres eigenen Käses zu beginnen! Die meisten Starterkulturen enthalten eine spezielle Bakterienmischung, die zur Herstellung einer bestimmten Käsesorte verwendet werden kann. Einige Starterkulturen haben jedoch eine breitere Anwendung, wie z. B. die mesophile Kultur, die für eine Vielzahl von Käserezepten von halbweich bis hart verwendet werden kann. Viele Käserezepte listen in der Regel auch die Art der Käsekultur auf, die benötigt wird, um Ihre eigene zu kreieren, was Ihnen das Rätselraten aus den Händen nimmt!

Im Gegensatz dazu besteht eine Nicht-Starter-Kultur (NSLAB oder Nicht-Starter-Milchsäurebakterien) aus mikrobiellen Gruppen, die weniger Quark enthalten und andere Bedingungen haben als ihre Gegenstücke. Nach Angaben des Nationalen Zentrums für Biotechnologie-Information dominiert diese Art von Kultur die Käsemikrobiota während des Reifeprozesses, indem sie eine feindliche Umgebung tolerieren kann, die die Reifung des Käsebruchs stark beeinflusst und zur Entwicklung der endgültigen Eigenschaften des Käses beiträgt 1 .


ARTEN VON Kefir & Joghurt STARTERKULTUREN

Milchkefir

Milchkefir ist ein mesophilKultur, das heißt, es kultiviert bei Raumtemperatur, unabhängig davon, welche Art von Starterkultur Sie verwenden.

Joghurt

Es gibt zwei Arten von Joghurtstartern: mesophil und thermophil. Mesophil bedeutet, dass der Joghurtstarter bei Raumtemperatur kultiviert wird. Thermophil bedeutet, dass der Joghurtstarter wärmeliebend ist. Diese Art von Joghurtstarter wird am besten in einem Joghurtbereiter oder einem ähnlichen Gerät zubereitet und kultiviert bei etwa 110 ° F.


Industrielle Anwendungen thermostabiler Enzyme aus extremophilen Mikroorganismen

Autor(en): Nasser E. Ibrahim, Fachbereich Biologie, University of Waterloo, Waterloo, ON N2L 3G1, Kanada Kesen Ma* Fachbereich Biologie, University of Waterloo, 200 University Avenue West, Waterloo, ON N2L 3G1, Kanada

Zugehörigkeit:

Zeitschriftenname: Aktuelle Bioverfahrenstechnik

Band 4 , Ausgabe 2 , 2017




Grafische Zusammenfassung:

Abstrakt:

Hintergrund: Enzyme sind Biomoleküle, die als Katalysatoren die Geschwindigkeit bestimmter Reaktionen beschleunigen. Die steigende Weltbevölkerung, Lifestyle-Trends, Biokraftstoffe und chemisch-pharmazeutische Anwendungen haben positive Auswirkungen auf die weltweite Nachfrage nach neuen industriellen Enzymen. Der weltweite Markt für Enzyme wächst und wird 2015 auf etwa 3,7 Milliarden US-Dollar bei einer Expansion von 10 % geschätzt.

Ziele: In diesem Aufsatz diskutieren wir die thermophilen und hyperthermophilen Enzyme im Hinblick auf ihre Quellen, Anwendungen und Verbesserungsmethoden. Zukünftige Enzyme mit potenzieller industrieller Anwendung und Branchen, die neue thermophile Enzymkandidaten benötigen, werden ebenfalls vorgestellt.

Results: Research, reports and online contents related to industrial enzymes are reviewed. Industrial enzymes have many applications such as detergent, food, animal feed, cosmetics, biofuel, medication, pharmaceuticals, technical use, and tools for research and development. Commercially available microbial enzymes are about 200 out of almost 4,000 enzymes known. The recent increase in the global environmental awareness requires industry with environmentally friendly conditions and as-low-aspossible energy consumption, which shed light on the benefits of using enzymes. Microorganisms are major sources for industrial enzymes, especially thermophilic and hyperthermophilic microbes. Thermostable enzymes have many desirable characteristics such as thermostability, wide range of pH tolerance and resistance to organic solvents, which make them superior for industrial applications.

Conclusion: Thermophilic and hyperthermophilic enzymes represent a superior source for industrial applications. More efforts are needed for increasing the implementation of thermophilic and hyperthermophilic enzymes in industries, and screening for new enzymes from different sources and creating new methods for harnessing these enzymes for more industrial applications.

Current Biochemical Engineering

Titel:Industrial Applications of Thermostable Enzymes from Extremophilic Microorganisms

VOLUMEN: 4 AUSGABE: 2

Autor(en):Nasser E. Ibrahim and Kesen Ma*

Zugehörigkeit:Department of Biology, University of Waterloo, Waterloo, ON N2L 3G1,, Department of Biology, University of Waterloo, 200 University Avenue West, Waterloo, ON N2L 3G1

Abstract:Background: Enzymes are biomolecules functioning as catalysts accelerating the speed of specific reactions. Increasing global population, lifestyle trends, biofuels and chemical/pharmaceutical applications have positive impacts on global demand for new industrial enzymes. The global market of enzymes has been growing, which is estimated in 2015 to be about 3.7 billion USD with a 10% expansion.

Objectives: In this review, we discuss the thermophilic and hyperthermophilic enzymes with respect to their sources, applications, and methods for improvement. Prospective enzymes that have potential industrial applications and industries that need new candidate thermophilic enzymes will also be presented.

Results: Research, reports and online contents related to industrial enzymes are reviewed. Industrial enzymes have many applications such as detergent, food, animal feed, cosmetics, biofuel, medication, pharmaceuticals, technical use, and tools for research and development. Commercially available microbial enzymes are about 200 out of almost 4,000 enzymes known. The recent increase in the global environmental awareness requires industry with environmentally friendly conditions and as-low-aspossible energy consumption, which shed light on the benefits of using enzymes. Microorganisms are major sources for industrial enzymes, especially thermophilic and hyperthermophilic microbes. Thermostable enzymes have many desirable characteristics such as thermostability, wide range of pH tolerance and resistance to organic solvents, which make them superior for industrial applications.

Conclusion: Thermophilic and hyperthermophilic enzymes represent a superior source for industrial applications. More efforts are needed for increasing the implementation of thermophilic and hyperthermophilic enzymes in industries, and screening for new enzymes from different sources and creating new methods for harnessing these enzymes for more industrial applications.


Store Bought Kefir vs Homemade Kefir

For our health-conscious probiotic drinkers, if you’re wondering which is the better option: store bought kefir or homemade kefir, we’re here to give you the rundown! Due to its processing and packaging, store bought kefir has a lower potency, is not carbonated, and has a longer shelf life. Store bought kefir only yields about 10 strains versus homemade genuine kefir typically yields 40-60 strains which is a significant difference! With more strains of bacteria and yeasts, you receive a higher nutritional value than commercial kefir provides. You’ll also notice that most commercial kefir is not carbonated as this is because store bought kefir is limited by the bottling and manufacturing process. Although this may not be a discerning factor for you, if you decide to make your own kefir at home you have the option to make it carbonated.

Homemade kefir is also the healthier and safer option if you have dietary restrictions such as lactose intolerance, or if you’re diabetic and need to be diligent about your sugar consumption.

Most milk kefirs can also be substituted with non-dairy milk such as coconut, almond, soy, and these alternatives have proven to culture successfully. As with most DIY projects, you have complete control over the exact ingredients that you will be using in your kefir--a major advantage that comes with making your own kefir. Another benefit of homemade kefir is that you get to add fruits to make your beverage more flavorful and custom to your liking. While most local supermarkets and grocery stores carry different flavors and varieties of kefir, it does not come close in comparison to fruity homemade kefir all without the unnecessary sugar or additives!

Easy To Make At Home Kefir

Unlike other fermented probiotic-rich beverages like kombucha, homemade kefir is simple to make because it only requires two key ingredients and minimal equipment. To make your own kefir from home you will need:

  1. Whole Milk, Cow’s Milk, or Goat Milk- We recommend to use 1%, 2% or whole milk. Lactose-free milk, ultra-pasteurized, and skim milk is not recommended. Coconut or almond milk may be used. The thickness of your kefir will depend on the type of milk you use. To get started, you will only need 2 teaspoons of kefir grains! Always use fresh kefir grains instead of dehydrated ones.
  2. Mason Jar or Wide-Mouth Jar- Preserve the rich taste and quality of your kefir by using BPA-free glass and use a wide mouth so you have more space to work with.
  3. Cloth or Plastic Lids- Use a cloth or plastic lid to cover your kefir and keep it enclosed tight to start the fermentation process.
  4. Plastic Mesh Strainer or Stainless Steel- Only use plastic or stainless steel. Try to avoid fine mesh or metal strainers because they make straining more difficult due to their small size.
  5. Plastic or Wooden Spoon- When handling kefir, never use a metal spoon.

To save time and money, you can purchase a starter kit with all of your kefir supplies to get started right away!

Whether you choose to purchase each item separately or a starter kit, making your own kefir at home doesn’t require many ingredients and you may already have the majority of these supplies at home! For in-depth step-by-step instructions, learn how to start making your own kefir here.

Cost Efficient

One of the most significant factors in deciding whether it is worth it to start producing your own kefir or stick to the commercial kefir is cost. On average, one bottle of kefir is 32 oz. and costs about $3.99, which equates to approximately 12 cents per ounce. Depending on how much kefir you drink will determine which option is most affordable for you. For example, if you drink one bottle of kefir per week, that would cost you $20 per month and $240 per year. While this may not seem like much, if you drink two or three bottles of kefir per week, then you’re looking to spend about $8-12 per week that comes out to $40-60 per month, which averages out to approximately $480-$720 per year. On the other hand, depending on how much kefir you drink, the cost associated with purchasing milk and kefir grains to produce your own kefir comes out to $60-$100 a year for the same amount which is significantly less expensive. Even if you choose to take the self-starter kit route it still comes out to be more affordable than store bought kefir because most starter kefir packets are about $27-30, and when you factor in the cost of milk it would cost about $99-135 for the same amount. Let’s take a look at the breakdown.

Option A: Purchase Each Item Separately

Whole Milk or Cow’s Milk- (Local Grocery Store or Supermarket: $3.27- reg./ $4.08- organic)

Mason Jar- (Walmart or Target- $4.19)

Cloth or Plastic Lids- (Walmart or Target- $2-4)

Plastic or Stainless Steel Strainer- (Walmart or Target- $3-4)

Plastic or Wooden Spoon- (Walmart or Target- $2-5)

Option B: Purchase a Starter Kit

Regardless of which option you choose, you could still be saving yourself hundreds of dollars if you made your own kefir at home! Kefir is one of the easiest gut-friendly probiotic drinks to make available. Once you get the feel for it, the process becomes simple and enjoyable! Then, you can get creative by experimenting with different flavors, fruits, and milk to cater to your dietary and personal preferences.

Health Benefits of Homemade Kefir

Kefir is packed with a variety of health benefits--it’s one of the main reasons why people drink it! Below are only a few of the benefits you can expect when you drink kefir on a daily basis.

  1. Potent In Antibacterial Properties
    Kefir has many probiotics, some of which are believed to protect against infections. Studies have shown that when harmful bacteria presents itself in our bodies, Lactobacillus kefri, an active probiotic in kefir may help prevent its growth. Kefiran, another active ingredient in kefir also has antibacterial properties.
  2. Low In Lactose
    For those who have lactose intolerance or other dietary restrictions, this may surprise you! While dairy products made with milk typically have a lot of lactose in them, kefir is quite the opposite. This is due to the fact that the lactic acid bacteria found in fermented dairy foods (like yogurt and kefir) transform the lactose into lactic acid, making these foods lower in their lactose content than milk. Kefir also contains enzymes which helps significantly in breaking down the lactose. In addition, it is possible to make 100% lactose-free kefir using coconut water or a non-dairy beverage of your choice.
  3. Helps with Digestive Issues & Gut Health
    This one is probably the most well-known of them all. If you’re experiencing digestive issues or need to reset your gut, kefir is very effective in aiding with this. Kefir has been proven to treat many forms of diarrhea including irritable bowel syndrome (IBS). The probiotics in kefir help restore the good bacteria in your gut. Ample evidence has shown that probiotic-rich foods and probiotics in general can alleviate many digestive problems.
  4. More Powerful Probiotic than Yogurt
    While yogurt is one of the best known probiotic foods, kefir is a more potent source. Kefir grains contain up to 61 strains of bacteria and yeasts, which makes them a diverse and rich probiotic source. Probiotics have a positive influence on many areas of your health, not just your gut, such as that it aids in weight management, digestion, mental health, etc. Whereas, other fermented dairy products don’t contain any yeasts and are made from far fewer strains.
  5. A Great Source of Many Nutrients
    Traditional kefir is made using goat’s or cow’s milk, that makes it easier to ferment. This fermented drink is made by adding kefir grains to milk as we’ve covered throughout this article, but what happens when you add them in? Over a 24-hour period, the microorganisms in the kefir grains multiply and ferment the sugars in the milk turning them into kefir. From there, you get a low-fat, probiotic beverage that is nutrient-dense with calcium, protein, vitamin B12, magnesium, and several others! Although kefir may taste like a liquid form of a yogurt it has a more sour taste and thinner consistency

Why Should You Make Kefir at Home?

If you were wondering why you should make kefir at home, we hope the health benefits, cost factors, and practicality process has convinced you! Bottom line-- kefir is easy to make at home, it’s packed with nutrients, and has many health benefits. Even if you cannot consume animal products or need dairy-free options, we have alternatives for you! Our dry-kefir culture or other vegan options may be a better fit for your lifestyle. Whether you’re a novice learning how to make your own kefir or a professional, we’ve got the right tools, kits, supplies, and recipes for you!


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