Nebenströme der Lebensmittelindustrie als Substrate zur Produktion natürlicher Aromastoffe durch Basidiomyceten

Abstract

Insgesamt wurden 30 Basidiomyceten mit sieben verschiedenen Reststoffen der Lebensmittelindustrie als einziger Kohlenstoffquelle submers kultiviert. Sieben Pilz/Substratkombinationen wiesen sehr ansprechende Geruchseindrücke auf. Die Kultur von Wolfiporia cocos mit dem Substrat Weintresterpresskuchen (Gewürztraminer) wies einen zitronigen, frischen, blumigen und würzigen Geruchseindruck auf. Die Verwendung von Weintresterpresskuchen als Substrat für Tyromyces chioneus resultierte in einer Kultur, die als süßlich, schwer, Trompetenbaumblüten wahrgenommen wurde. Die Biotransformationen von Apfeltrester durch T. chioneus führte zu einer Kultur mit dem Geruchseindruck nach Kompott, süßlich und Pflaumenmus. Diese drei Kulturen wurden mittels Gaschromatographie/Olfaktometrie (GC/O) und Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC/MS) analysiert. Die Hauptaromakomponenten wurden mittels Aromaextrakt-Verdünnungsanalyse (AEVA), Berechnung von Aromawerten und Rekonstruktion im Aromamodell bestimmt.Die Biotransformation von Weintresterpresskuchen durch W. cocos führte zur Bildung der zwei Hauptaromakomponenten 2-Phenylethanol und (E)-Geraniol. Über die Kulturdauer von zehn Tagen wurde die Bildung dieser Hauptaromakomponenten durch Headspace Festphasenmikroextraktion Gaschromatographie-Massenspektroskopie (HS-SPME-GC/MS) bestätigt. Die höchsten Gehalte der Hauptaromakomponenten wurden an Kulturtag sechs festgestellt. Im Kulturverlauf wurden alpha-Muurolen, Linalool, Octan-3-ol, Nonan-2-on, Undecan-2-on, Nonan-2-ol, beta-Cadinen, Decan-2-on, beta-Ocimen, Undecan-2-ol, Citral und Phenylessigsäuremethylester gebildet. Als Hauptaromakomponenten der Kultivierung von T. chioneus mit Weintresterpresskuchen wurden mittels AEVA, analog zur Biotransformation von Apfeltrester, 3-Phenylpropanal und 3-Phenylpropanol identifiziert. Zusätzlich beeinflussten Phenylessigsäure und Phenylessigsäuremethylester das Aroma dieser Kultivierung. Die Biotransformation von Apfeltrester durch T. chioneus wurde durch die Biotransformationsprodukte 3-Phenylpropanal, 3-Phenylpropanol und Benzylalkohol geprägt. HS-SPME-GC/MS Experimente über die Kulturzeit von acht Tagen zeigten, dass Benzaldehyd, Linalool und alpha-Farnesen im Kulturverlauf abgebaut wurden, während 3-Phenylpropanal, 3-Phenylpropanol, Benzylalkohol, Zimtaldehyd sowie die Methylester von Hydrozimtsäure, Phenylessigsäure und Zimtsäure gebildet wurden. Als Vorstufe der Biotransformationsprodukte wurde (E)-Zimtsäure mit Hilfe eines stabilisotopenmarkierten Standards identifiziert. Das Volumen wurde erfolgreich im Maßstab 40:1 auf vier Liter vergrößert, eine Mediumoptimierung und -verschlankung realisiert sowie eine Pervaporation der Kulturbrühe von T. chioneus mit dem Substrat unbehandelter Apfeltrester durchgeführt.Zur Entwicklung eines neuartigen Getränks durch die Fermentation von flüssigen Substraten auf Getreide- und Leguminosenbasis wurden sieben Basidiomyceten mit fünf verschiedenen Substraten kultiviert und in einem zweiphasigen Screening zunächst olfaktorisch und dann gustatorisch evaluiert. Hierbei wurden fünf Substrat/Pilz-Kombinationen mit sehr ansprechendem Aroma entwickelt. Die vielversprechendsten Kombinationen wurden durch die Fermentation von ungehopfter Bierwürze durch die Basidiomyceten W. cocos (blumig, Zitrone, süß, Honig, Tee, herb), T. chioneus (stark blumig, süß, fruchtig, Honig) und Ischnoderma benzoinum (grün, Gras) gewonnen. Die fermentierten Getränke wurden flüssig/flüssig extrahiert und anschließend mittels GC/O und GC/MS analysiert. In der Fermentation durch I. benzoinum entstanden Zimtaldehyd und Isobuttersäure. T. chioneus aromatisierte die Bierwürze mit Phenylessigsäuremethylester, Benzaldehyd, Furaneol, Propionsäure und Isobuttersäure. W. cocos bildete Linalool, Isobuttersäure, Benzylalkohol, Furaneol sowie Phenylessigsäure.