Der LAMBDA MINIFOR Laborfermenter und Bioreaktor ermöglicht präzise Kontrolle und Überwachung traditioneller Ko-Kultur-Fermentationen

Qymyz (Koumiss) ist ein traditionelles, in Zentralasien verbreitetes fermentiertes Getränk aus roher Stutenmilch, das für seine probiotischen Eigenschaften und seinen milden Alkoholgehalt geschätzt wird. Es wird typischerweise durch spontane Fermentation mit Milchsäurebakterien (LAB) und Hefen hergestellt, doch die Qualität schwankt stark – bedingt durch unpasteurisierte Milch und variierende lokale Mikroflora.

Um die Konsistenz und Reproduzierbarkeit zu verbessern, nutzten Forschende aus Kasachstan und Frankreich Methoden der prädiktiven Mikrobiologie, um mikrobielle Wechselwirkungen zu untersuchen. Dabei kam der LAMBDA MINIFOR Laborfermenter und Bioreaktor zum Einsatz – mit dem Fokus auf das Verhalten der Hefe Kazachstania unispora in Kombination mit LAB unter verschiedenen Kulturbedingungen.

Warum die Qymyz-Fermentation im LAMBDA MINIFOR Fermenter und Bioreaktor untersucht wurde

Ein besseres Verständnis der mikrobiellen Wechselwirkungen in der Qymyz-Fermentation kann helfen:
- Produktionsprozesse zu optimieren
- Konsistenz und Sicherheit zu verbessern
- Das probiotische Potenzial für moderne funktionelle Lebensmittel zu erhöhen

Da Ko-Kultursysteme sehr komplex sind, erfordern sie eine präzise Steuerung der Umgebungsbedingungen, um mikrobielle Dynamiken zuverlässig zu erfassen – was den LAMBDA MINIFOR Bioreaktor zum idealen Forschungsinstrument macht.

Zentrale Mikroorganismen in der Qymyz-Fermentation

Die Studie konzentrierte sich auf:
- Milchsäurebakterien (LAB) wie Lactobacillus casei und Lactobacillus kefiri, die für die Laktosefermentation und Ansäuerung verantwortlich sind.
- Hefen, insbesondere Kazachstania unispora (früher Saccharomyces unisporus), die Alkohol, Aromastoffe und CO₂ produzieren.

Diese Organismen wurden gemeinsam in Stutenmilch kultiviert – unter streng geregelten Bedingungen im LAMBDA MINIFOR Bioreaktor, um ihr Verhalten in unterschiedlichen Fermentationsszenarien zu analysieren.

Wie der LAMBDA MINIFOR präzise Fermentation ermöglichte

In dieser Studie nutzten die Forschenden den LAMBDA MINIFOR Fermenter mit einem Arbeitsvolumen von 800 mL, um kontrollierte Wachstums- und Ko-Kulturexperimente durchzuführen.

>>> Wachstumsexperimente – Einfluss der Temperatur

- Durchgeführt im MINIFOR Bioreaktor unter Einsatz eines Infrarotstrahlers zur Temperaturregelung
- Die Hefe wurde bei 11 verschiedenen Temperaturen (5 °C bis 40 °C) kultiviert, um ihre Toleranz und optimalen Wachstumsbedingungen zu bestimmen
- pH-Regelung automatisch auf 5.6 mittels steriler 2 M NaOH
- Rührgeschwindigkeit konstant bei 240 rpm, um homogene Durchmischung zu gewährleisten

Diese Temperaturversuche waren entscheidend, um optimale Wachstumsbedingungen und Belastungsgrenzen der für Qymyz relevanten Hefestämme zu ermitteln.

>>> Ko-Kultur-Fermentationsversuche

Ko-Kulturen wurden im LAMBDA MINIFOR unter zwei definierten Bedingungen geführt:
- L. casei – K. unispora bei 25 °C
- L. kefiri – K. unispora bei 30 °C

Die präzise Temperaturregelung und automatische pH-Steuerung des MINIFOR ermöglichten die kontinuierliche Überwachung der Ko-Kultur-Dynamik, der Ansäuerungsraten und der mikrobiellen Stabilität.

Referenz: Growth Kinetics of Kazachstania unispora and Its Interaction with Lactic Acid Bacteria during Qymyz Production. Fermentation 2023, 9, 101. https://doi.org/10.3390/fermentation9020101

Verwendung rekonstituierter Stutenmilch und In-situ-Pasteurisierung

Zur weiteren Validierung wurden die Ko-Kultur-Experimente auch mit rekonstituierter Stutenmilch wiederholt.

Vor der Inokulation wurde die rekonstituierte Milch direkt im LAMBDA MINIFOR Bioreaktor bei 70 °C für 30 Minuten pasteurisiert – ein Beleg für die Vielseitigkeit des Systems, das nicht nur für Fermentation, sondern auch für Medienvorbereitung und thermische Behandlung eingesetzt werden kann.

Schlussfolgerung: Tradition trifft Technologie

Durch die Kombination von traditioneller Qymyz-Fermentation mit moderner Bioreaktorkontrolle zeigt diese Studie, wie der LAMBDA MINIFOR Bioreaktor neue Einblicke in komplexe mikrobielle Ökosysteme ermöglicht. Seine Flexibilität, Zuverlässigkeit und Benutzerfreundlichkeit machen ihn zu einem idealen Werkzeug für Lebensmittelmikrobiologie und Fermentationsforschung. Die Forschenden konnten:
- Optimale Temperaturbedingungen für zentrale Mikroorganismen identifizieren
- Ansäuerungskinetiken in Ko-Kulturen untersuchen
- Den Grundstein für verbesserte probiotische Getränke legen

Ob Sie sich mit traditionellen Fermentationsverfahren oder mit modernen funktionellen Lebensmitteln beschäftigen – der LAMBDA MINIFOR bietet die Präzision und Kontrolle, die Ihre Forschung erfordert.

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