Varahapatteen kehitys : kriteereinä diasetyylin tuotto ja haluttu faagiresistenssiys

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201706154892
Title: Varahapatteen kehitys : kriteereinä diasetyylin tuotto ja haluttu faagiresistenssiys
Author: Loivamaa, Iida
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Food and Environmental Sciences
Publisher: Helsingfors universitet
Date: 2017
Language: fin
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201706154892
http://hdl.handle.net/10138/193694
Thesis level: master's thesis
Discipline: Bioteknik (EYT)
Biotechnology (EYT)
Biotekniikka (EYT)
Abstract: Meijeriteollisuudessa mikrobihapatteita käytetään muun muassa makuhapatteina tuomaan hapatetulle maitotuotteelle sille ominaista makua ja aromeja, kuten diasetyyliä. Maitohappobakteerit tuottavat diasetyyliä pyruvaatista, jota syntyy joko hiilihydraatti- tai sitraattiaineenvaihdunnan välituotteena. Kannasta ja sen kasvuolosuhteiden mukaan, pyruvaatista metaboloidaan joko maitohappoa tai diasetyyliä. Lactococcus lactis ssp. lactis biov. diacetylactis -kannat voivat käyttää sitraattia ainoana energian lähteenään. Sitraattimetabolian entsyymien toiminnan sekä sitraatin soluunoton tunteminen on tärkeää, kun maitohappobakteerin kasvuolosuhteita muokkaamalla pyritään vaikuttamaan diasetyylin tuottoon. Meijeriteollisuudessa suurin yksittäinen tekijä fermentointien epäonnistumiseen on bakteereiden viruksien (faagien) aiheuttamat ongelmat tuotteiden hapantumisessa. Meijeriteollisuus on kehittänyt mekanismeja faagien torjuntaan, joista esimerkkinä varahapatteiden etsiminen. Tämän maisterin tutkielman kokeellisen osan tavoittena oli löytää varahapate käytössä olevalle makuhapatteelle. Varahapatteelle kriteereiksi määriteltiin eri faagiherkkyys kuin olemassa olevalla hapatteella sekä diasetyylin riittävän korkea tuottokyky (vähintään 120 mg/kg). Tutkimuksessa määritettiin Voges-Proskauer -reaktioon perustuvalla menetelmällä 132 hapatekannan diasetyylin tuottokyky 1,1 %:a sisältävässä sitraattimaitoalustassa. Tulosten perusteella valikoituivat 23 kantaa tarkempiin diasetyylin ja asetoiinin pitoisuusmäärityksiin höyrytilan kaasukromatografia-massaspektrometria -menetelmällä. Tutkituista kannoista kaksi tuotti diasetyyliä jopa enemmän kuin käytössä oleva hapatekanta, mutta kantojen faagiherkkyys oli sama kuin käytössä olevalla hapatteella. Tutkimuksen edetessä huomattiin käytössä olevan makuhapatekannan poikkeuksellinen diasetyylin tuottokyky sekä faagiresistenssiys. Kantaseulontojen jälkeen päädyttiin selvittämään L. diacetylactis H63 -kannan diasetyylin tuottoon vaikuttavia tekijöitä kahta koesuunnitelmaa apuna käyttäen. Suunnitelmien parametrit valittiin kirjallisuuslähteiden perusteella. Koesuunnitelmien mukaiset kasvuolosuhteet toteutettiin Biostat Q -bioreaktoreilla. Kokeiden tulokset analysoitiin PLS-tilastomenetelmällä. PLS-tilastoanalyysillä saadun mallin perusteella kasvatusalustan kuparipitoisuus vaikuttaa kannan H63 diasetyylin ja asetoiinin tuottoon. Myös kannan kasvatuksen redox-potentiaali sekä pH kasvatuksen näytteenottohetkellä korreloivat asetoiini- ja diasetyylipitoisuuksiin kasvatuksissa. Diasetyylipitoisuuttaa selittää myös kannan kasvatusliuoksen pH siirrostusshetkellä. Tutkielman tuloksena ei tutkitusta kantajoukosta saatu kehitettyä varahapatetta käytössä olevalle makuhapatteelle sen poikkeuksellisen diasetyylin tuottokyvyn ja faagiresistenssiyden vuoksi.In dairy industry starter cultues are used to acidify milk and, in addition, produce aroma compounds, such as diacetyl. Diacetyl have buttery aroma and it is a desired flavor compound in products like butter, buttermilk and cottage cheese. Diacetyl can be metabolised from pyruvate which is a common intermediate of carbohydrate and citrate catabolisms. The metabolism from pyruvate to lactic acid or citrate depends on the strains and their growth conditions. Lactococcus lactis ssp. lactis biov. diacetylactis is an exceptional lactic acid bacteria type, which can use citrate as a sole energy source. The citrate metabolism enzymes and the citrate uptake to the cell, have a key role, when diacetyl production is tried to increase in LABs with their growth conditions. New starter cultures of lactic acid bacteria are needed to solve for acidification problems caused by bacteriophages. Dairy industry has developed control methods for bacteriophages like starter rotation. For starter rotation there should be more than one starter culture, which has same properties in acidification and aroma compounds production but different bacteriophage insensitivity. The aim of this Master’s thesis was to find a strain, which can be used as an aroma producer starter culture in milk based products. Requirements for the strain were a diacetyl production of 120 ppm or more and different phage insensitivity than the strain in use. Diacetyl productions of 132 strains were determined with a colorimetric method, which is based on Voges-Proskauer reaction. The strains were grown in 1.1% citrate containing milk medium in aerobic conditions. Based on absorbance measurements 23 selected strains’ diacetyl production levels in same growth conditions were determinded with headspace gas chromatography–mass spectrometry. Two of the 23 strains produced more diacetyl than the strain in use, but they had the same phage insensitivity. Because of similarity to the features of the used strain, it was decided to find out growth conditions, which affect the diacetyl production by the strain L. diacetylactis H63, when growing in bioreactors. Factors for two experimental designs were chosen based on literature. Partial least square (PLS) regression method was used to analyse, which of the chosen parameters affects the diacetyl and acetoin production of the strain H63. Copper concentration, pH and the redox-potential of the growth medium, when samples were taken to determinations, explain the diacetyl and acetoin production of the strain H63 based on the model, which PLS method created. Also the initial pH of the growth correlates with diacetyl production. Result of this research is that by using same growth conditions it was not possible to find a strain from selected collection with the same diacetyl production capabilities but different phage insensitivity as the strain in use.
Subject: Lactococcus lactis ssp. lactis biov. diacetylactis
varahapate
makuhapate
diasetyyli
sitraattimetabolia


Files in this item

Files Size Format View

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record