Fermentationskulturen: von Stämmen zu Peptiden

Eine Fermentationskultur ist eine definierte mikrobielle Kultur, einfach oder gemischt, die einem Rohstoff in bekannten Mengen zugesetzt wird, um dessen Fermentation zu leiten und zu steuern. Für einen Formulierer sind die interessanten Fragen folgende: wie Stämme ausgewählt werden, welche funktionellen Fraktionen die Fermentation erzeugen kann und was man dazu sagen darf. VF Bioscience wählt Fermentationskulturstämme mit spezifischen Fermentationsfähigkeiten für die Milch- und Spezialfermentation aus und liefert sie an Hersteller von Lebensmitteln, funktionellen Lebensmitteln und Inhaltsstoffen.

Was ist eine Fermentationskultur?

In der lebensmittelwissenschaftlichen Literatur sind Fermentationskulturen „einzelne oder gemischte mikrobielle Kulturen, die in bekannten Konzentrationen verwendet werden, um die Fermentation zu fördern und zu leiten“ (Laranjo et al., Frontiers in Microbiology, 2019). Die meisten sind Milchsäurebakterien (MSB). Wie eine Übersichtsarbeit zusammenfasst, umfasst diese Gruppe „grampositive, nicht sporenbildende und nicht respirierende Kokken oder Stäbchen“, und „die Hauptfunktion der MSB besteht darin, Milchsäure zu produzieren, das heißt die Säuerung des Lebensmittels“ (Bintsis, AIMS Microbiology, 2018). Diese Säuerung ist die Grundfunktion, auf der alles Weitere aufbaut: Konservierung, Textur, Geschmack.

Worin unterscheidet sich eine Fermentationskultur von einem Probiotikum?

Eine Fermentationskultur ist über eine technologische Rolle definiert: Sie leitet und steuert die Fermentation. Ein Probiotikum ist über einen gesundheitlichen Nutzen definiert („lebende Mikroorganismen, die […] dem Wirt einen gesundheitlichen Nutzen verleihen“), und ein Postbiotikum ebenso über einen Nutzen aus unbelebten Zellen (Salminen et al., 2021). Manche Fermentationskulturstämme aus den Milchsäurebakterien besitzen auch probiotische Eigenschaften, aber das ist eine eigene, stammspezifische Aussage, die ihre eigenen Belege erfordert. Eine Kultur kann eine ausgezeichnete Fermentationskultur sein, ohne den geringsten gesundheitlichen Nutzen zu verleihen.

Was leisten Fermentationskulturen?

Über die Säuerung hinaus formen Fermentationskulturen das Produkt und schützen es. Sie „tragen zu Geschmack, Textur und Nährwert fermentierter Lebensmittel bei“ und wirken als bioprotektive Kulturen, die Verderbnis- und Krankheitserreger hemmen (Bintsis, 2018). Der Sicherheitsmechanismus ist kompetitiv: „Fermentationskulturen praktizieren kompetitive Ausschließung, indem sie Verderbnismikroorganismen im Wettbewerb um Nährstoffe und Sauerstoff übertreffen“, und sie „tragen dazu bei, die Produkteigenschaften zu standardisieren und die Reifungszeiten zu verkürzen“ (Laranjo et al., 2019). Die Standardisierung ist ein entscheidender Punkt: Eine charakterisierte Fermentationskultur macht aus einem variablen und spontanen Verfahren ein reproduzierbares Verfahren.

Wie werden industrielle Fermentationskulturen ausgewählt?

Die Auswahl beruht auf technologischer Leistung, Sicherheit und Robustheit. Darüber hinaus wählt VF Bioscience Stämme „nicht nur wegen ihrer technologischen Fermentationseigenschaften (Wachstumsfähigkeit, Säuerung, Texturierung), sondern auch wegen spezifischerer Eigenschaften wie der Fähigkeit, gesundheitlich nützliche Moleküle zu erzeugen“ aus. Über die Leistung hinaus werden industrielle Stämme wegen ihrer Widerstandsfähigkeit ausgewählt: Lactokokken „werden auf der Grundlage ihrer metabolischen Stabilität, ihrer Resistenz gegen Bakteriophagen und ihrer Eignung zur Produktion einzigartiger Verbindungen als Fermentationskulturen ausgewählt“ (Bintsis, 2018); insbesondere die Phagenresistenz schützt eine Produktionslinie vor dem Zusammenbruch. Die Sicherheit wird mithilfe des QPS-Ansatzes (Qualified Presumption of Safety, qualifizierte Sicherheitsannahme) der EFSA bewertet.

Von der Fermentationskultur zu bioaktiven Peptiden

Wenn eine charakterisierte Kultur mehr ist als ein bloßes Säuerungsmittel, dann deshalb, weil ihre Enzyme funktionelle Fraktionen aus dem Substrat freisetzen können. Proteolytische Milchsäurebakterien besitzen „ein hoch entwickeltes proteolytisches System, das aus Zellhüllen-Proteinasen (CEP), Peptidtransportern und intrazellulären Peptidasen besteht“ und können so bioaktive Peptide erzeugen, die als antimikrobiell, antioxidativ, blutdrucksenkend (ACE-Hemmer) und entzündungshemmend beschrieben werden (Fabbri et al., Foods, 2024). Die Fermentationskulturen von VF Bioscience veranschaulichen dieses Prinzip selbst.

Präzisionsfermentation oder traditionelle Fermentation?

Die traditionelle Fermentation nutzt ganze lebende Kulturen, um ein Substrat umzuwandeln, genau das, was eine Fermentationskultur tut. Die Präzisionsfermentation nutzt dagegen „mikrobielle Wirte als ,Zellfabriken’, um spezifische funktionelle Inhaltsstoffe zu erzeugen“ (Good Food Institute), in der Regel modifizierte Wirte, die ein einziges Zielmolekül herstellen, das anschließend aus der Biomasse gereinigt wird. Die Fermentation mit Fermentationskulturen gehört zum traditionellen Weg: Worauf es ankommt, ist die Kultur und ihre enzymatische Aktivität am Substrat, nicht eine einzelne gereinigte Verbindung.

Was darf man in der EU auszeichnen?

Nach EU-Recht sind „Gesundheitsaussagen verboten, sofern sie nicht […] zugelassen sind […] und in den Listen der zugelassenen Aussagen aufgeführt sind“ (Verordnung (EG) Nr. 1924/2006). Der Fall der ACE-hemmenden Tripeptide IPP und VPP zeigt, wie hoch die Latte liegt, selbst für ein gut untersuchtes, aus der Fermentation stammendes Peptid: Die EFSA kam zu dem Schluss, dass ein Ursache-Wirkungs-Zusammenhang mit der Aufrechterhaltung eines normalen Blutdrucks nicht nachgewiesen wurde, und es wurde keine Aussage zugelassen.

Mit charakterisierten Fermentationskulturen arbeiten

Der Wert einer Fermentationskultur liegt in ihrer Charakterisierung: ein Stamm, ausgewählt wegen definierter technologischer Eigenschaften, hinsichtlich der Sicherheit dokumentiert und in Bezug auf die Fraktionen verstanden, die er erzeugt. VF Bioscience entwickelt firmeneigene Fermentationskulturstämme durch seine Arbeit in der Mikrobiologie und bietet funktionelle Fermentationskulturen für die Milch- und Spezialfermentation an, neben dokumentierten Stämmen wie L. fermentum ME-3® und L. plantarum VFP46®. Das Unternehmen führt außerdem Projekte zur industriellen Fermentation und Bioproduktion durch und liefert die daraus resultierenden Wirkstoffe an Formulierer im Bereich Gesundheit und Ernährung im Rahmen seines breiteren Inhaltsstoffsortiments.