Biotechnologische Konversion von Nebenströmen der Lebensmittelindustrie zu hochwertigen Aromastoffen durch Basidiomyceten

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29 Basidiomyceten wurden hinsichtlich der Bildung von natürlichen Aromastoffgemischen in Substrat-supplementierten Submerskulturen untersucht. Als Substrate dienten Karottenschalen, Blattspinat, Sellerietrester, Zwiebelschalen, Lauchtrester und Zitruspellets, die als Reststoffe in der lebensmittelverarbeitenden Industrie anfallen. Die Geruchseindrücke von 61 Biotransformationen wurden im Vergleich zu den Substrat- und Pilz-Blindwerten beurteilt und die Reproduzierbarkeit der ansprechendsten Biotransformationen überprüft. Die vielversprechendsten Geruchseindrücke wurden durch die Biotransformationen von Karottenschalen durch die essbaren Basidiomyceten Lentinula edodes und Wolfiporia cocos erhalten. Der Geruchseindruck der Transformation durch W. cocos wurde als Orange, fruchtig, blumig, Nivea-Creme und frisch beschrieben. Die Analyse der gebildeten flüchtigen Verbindungen erfolgte mittels Gaschromatographie-Massenspektrometrie und Gaschromatographie-Olfaktometrie.In der Biotransformation durch W. cocos wurden von elf olfaktometrisch detektierten Verbindungen durch Aromaextrakt-Verdünnungsanalyse für Linalool (FD-Faktor 64, 70 µg/L) und 2 Phenylethanol (FD-Faktor 64, 560 µg/L) die höchsten FD-Faktoren ermittelt. Das zur Biotransformation verwendete Medium wurde in Bezug auf die Kosten bei gleichbleibendem Geruchseindruck optimiert. Auf zusätzliche Stickstoffquellen in Form von Ammoniumnitrat oder Natriumaspartat konnte vollständig verzichtet werden. Ebenso war die Zugabe einer Vitamin-Lösung zur Bildung des Geruchseindrucks nicht notwendig. Die Kosten des Mediums wurden durch diese Maßnahmen um circa 98% gesenkt. Drei beta-Carotin-Abbauprodukte beta-Ionon, 5,6-Epoxy-beta-ionon und Dihydroactinidiolid wurden in der Biotransformation massenspektrometrisch detektiert. beta-Ionon wurde in der Biotransformation und im Substrat-Blindwert auch olfaktometrisch wahrgenom¬men. Die Dihydroactinidiolid-Konzentration wurde von ca. 240 müg/L im Substrat-Blindwert auf ca. 440 müg/L in der Biotransformation gesteigert. Eine Maßstabsvergrößerung des optimierten Systems um den Faktor 30 zeigte einen identischen Geruchseindruck und vergleichbare Gehalte der olfaktometrisch detektierten Verbindungen und bestätigte damit die Möglichkeit einer Anwendung im technischen Maßstab. Die Spaltung von beta-Carotin durch die DyP-type -Peroxidase MsP1 zu beta-Ionon, beta-Cyclocitral, 5,6-Epoxy-beta-ionon und Dihydroactinidiolid im geschlossenen System wurde optimiert und ein Abbau von 97% beta-Carotin erreicht. Die Ausbeute der gebildeten Norisoprenoide betrug ca. 15 mol%. Die Transformation unbehandelter Karottenschalen mit MsP1 in einem Ein-Enzym-System führte im Vergleich zu einem Blindwert nicht zu einem gesteigerten beta-Carotin-Abbau.

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