Lactic acid bacteria fermentation of brewers´spent grain : assessment of the synthesis in situ of dextran | Olutmäskin maitohappobakteerikäyminen : in situ dekstraanisynteesin arviointi

Ravintorikas mäski on oluentuotannon suurin sivutuote. Olutmäskin hyödyntäminen elintarviketuotannossa on haastavaa sen kehnojen teknologisten ominaisuuksien vuoksi. Bakteerien tuottamat eksopolysakkaridit voisivat mahdollisesti parantaa mäskin ominaisuuksia, sillä ne pystyvät pidättämään kosteutta ja toimimaan vuorovaikutuksessa materiaalin komponenttien kanssa, vaikuttaen siten rakenteen muodostumiseen. Erilaisista viljaraaka-aineista valmistettujen tuotteiden teknologisia ja aistittavia ominaisuuksia onkin pystytty parantamaan esimerkiksi maitohappobakteerien in situ -tuottamalla dekstraanilla. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli tarkastella maitohappobakteerien dekstraanisynteesiä mäskissä. 16 dekstraania tuottavaa maitohappobakteerikantaa seulottiin viskositeetin muodostamisen perusteella, ja lupaavimpien kantojen käymisprosessia tarkasteltiin lähemmin kahdessa eri lämpötilassa. Maitohappobakteerien lisääntymistä, materiaalin happamoitumista ja viskositeetin muodostumista verrattiin 20 °C:n ja 25 °C:n lämpötiloissa, joista suotuisampi valittiin korkeamman viskositeetin perusteella. Dekstraani ja oligosakkaridit määritettiin näistä näytteistä. Sakkaroosin, glukoosin, maltoosin sekä fruktoosin määrä analysoitiin sokerinkulutuksen sekä dekstraanin ja oligosakkaridien muodostumisen tutkimiseksi. Suurimmat viskositeetit saavutettiin Weissella confusa -kannoilla A16 ja 2LABPTO5, sekä Leuconostoc pseudomesenteroides -kannalla DSM20193, ja ne vaikuttivat siten lupaavilta dekstraanintuottajilta tässä materiaalissa. 25 °C:n käymislämpötilassa viskositeettia muodostui enemmän kuin 20 °C:ssa, joten se arvioitiin suotuisammaksi käymislämpötilaksi halutunlaisen dekstraanin muodostamiselle. Muodostuneen dekstraanin määrä vaihteli 1.1 ja 1.7 % w/w (koko näytteen märkäpainosta) välillä. Olutmäskin muodostui dekstraania, ja sen reologiset ominaisuudet muuttuivat, ja siten sen soveltuvuus elintarvikekäyttöön mahdollisesti parani.

Brewers’ spent grains (BSG) are by-products of the brewing industry. Utilization of BSG in food applications is challenging, due to its poor technological characteristics. Because of their water retaining properties, interactions with matrix components and impact on texture formation, bacterial exopolysaccharides (EPS) represent a promising tool for improvement of BSG properties. Among bacterial exopolysaccharides, dextran produced in situ by lactic acid bacteria (LAB) during fermentation has shown major improvements in technological and sensorial features of products prepared from various types of plant materials. The nutritious composition of BSG may support the growth of LAB and enable in situ dextran production. The aim of this study was to establish and examine the synthesis of dextran by LAB in BSG. Sixteen dextran producing LAB strains were screened for viscosity formation in BSG fermentation. The strains showing the highest viscosity formation were further assessed for fermentation performance. The more suitable fermentation temperature was traced by comparing the viscosifying performance of selected starters at 20 and 25 °C. Dextran amount was determined semi-quantitatively from selected fermented samples showing optimal results, and the presence of oligosaccharides was assessed. Sucrose, glucose, maltose and fructose amounts were analyzed to observe the relation between sugar consumption and dextran and oligosaccharides formation. Weissella confusa strains A16 and 2LABPTO5 and Leuconostoc pseudomesenteroides strain DSM20193 appeared the most promising starters for viscosity formation and thus dextran synthesis in this matrix. From the examined fermentation temperatures, strains showed the highest potential for dextran synthesis at 25 °C. The amount of synthesized dextran ranged from 1.1 to 1.7 % w/w (of the wet weight of the whole sample matrix). The rheological properties of BSG were modified via LAB fermentation and dextran synthesis, resulting in more viscous texture, and its applicability in food systems was thus potentially enhanced.