Shibazuke ist ein traditionelles japanisches Auberginen-Pickle, das durch Fermentation mit Milchsäurebakterien (LAB) hergestellt wird. LAB, die häufig in Gemüse vorkommen, verursachen eine spontane Fermentation des Gemüses, was dem Pickles seinen charakteristischen säuerlichen Geschmack verleiht.
Während LAB nützlich sind, können andere Bakterien- und Mikrobenarten, die in der Nahrungsquelle vorhanden sein können, die Qualität und Sicherheit der Lebensmittel beeinträchtigen. Fortschritte in den Bereichen Lebensmitteltechnologie und Ernährung haben die Fermentation von Pickles im großen Maßstab in industriellen Fermentern ermöglicht, in denen die Bedingungen, die die Fermentation beeinflussen, wie Temperatur, pH-Säurewerte und Salzgehalt, genau überwacht werden.
Die wichtige Rolle spezifischer mikrobieller Populationen bei der spontanen Gärung und ihre Wechselwirkungen, die die Gesamtqualität fermentierter Produkte beeinflussen, wurden bereits umfassend untersucht. Studien zur Nachbildung der spontanen Gärung mit sterilen Rohstoffen und künstlich erzeugten Mikrobiota sind jedoch begrenzt.
Um die komplexen mikrobiellen Sukzessionsveränderungen in mikrobiellen Populationen während der spontanen Gärung und ihre Auswirkungen auf die Endprodukte aufzudecken, haben Associate Professor Takuji Yamada von der School of Life Science and Technology des Tokyo Institute of Technology, Japan, und Dr. Kazunori Sawada von der Innovation Division von Gurunavi, Inc., Japan, eine neuartige Studie mit industriell hergestelltem Shibazuke durchgeführt. Ihre Forschungsergebnisse wurden in der Mikrobiologie-Spektrum Tagebuch.
Yamadas Team erläutert die Inspiration und die Gründe für die vorliegende Forschungsarbeit und sagt: „Die Untersuchung der Veränderungen der mikrobiellen Populationen während des Auberginenfermentationsprozesses und das Verständnis der Dynamik zwischen ihnen können wichtige Erkenntnisse liefern. Darüber hinaus können die wichtigen Faktoren und zugrunde liegenden Mechanismen aufgedeckt werden, die die Metabolitenzusammensetzung in Shibazuke beeinflussen.“
Die Forscher führten zunächst eine Mikrobiota-Analyse kommerziell hergestellter Shibazuke-Proben durch und setzten dabei die 16S rRNA-Gensequenzierungstechnik ein, um die Eigenschaften der mikrobiellen Population zu untersuchen. Sie beobachteten zwei verschiedene Muster der mikrobiellen Abfolge in den Shibazuke-Proben: Bei einem wurden die LAB-Populationen durch aerobe Bakterien ersetzt, während das andere Muster die Dominanz von LAB bis zum Ende der Fermentation aufwies.
Die Entdeckung zweier unterschiedlicher Muster mikrobieller Sukzession motivierte die Forscher, die Produktion von Shibazuke mithilfe eines innovativen Forschungsansatzes zu modellieren.
Anschließend beimpften sie filtersterilisierten Auberginensaft mit einer künstlich erzeugten Mikrobiota aus sechs Bakterienarten, die während der frühen Phase der Shibazuke-Produktion beobachtet wurden. Die Mikrobiota-Analyse der Auberginensaftfermentation wies auf ein einziges mikrobielles Sukzessionsmuster mit LAB-Dominanz hin, das durch das verzerrte Wachstum von Lactiplantibacillus plantarum-Bakterien während des gesamten Fermentationsprozesses gekennzeichnet war.
Darüber hinaus führten die Forscher eine Korrelationsanalyse durch, um das Ausmaß der Ähnlichkeiten zwischen der Shibazuke-Produktion und der Fermentation von Auberginensaft zu untersuchen. Die Fermentationsprofile von gelöstem Sauerstoff und pH-Wert korrelierten mit den mikrobiellen Populationen während der Fermentation und erwiesen sich bei beiden Methoden als ähnlich. Darüber hinaus stellten sie fest, dass L. plantarum an der Produktion von Milchsäure, Alanin und Glutaminsäure während der Shibazuke-Produktion und der Auberginenfermentation beteiligt ist.
„Das von uns entwickelte innovative Modell der Auberginensaftfermentation lässt sich problemlos auf andere spontane Fermentationsprozesse erweitern. Darüber hinaus kann es die Rolle spezifischer Ausgangsmikrobiota bei der Fermentation und ihren Endprodukten aufzeigen“, betont Yamadas Team die potenziellen Anwendungen der Forschungsarbeit.
Diese Studie könnte zur Entwicklung von Superfoods mit verbesserten Nährwertprofilen und probiotischen Produkten mit guten Bakterien wie L. plantarum beitragen.
Mehr Informationen:
Kazunori Sawada et al., Einfluss der ursprünglichen Mikrobiota auf die Fermentation von Auberginen-Shibazuke-Pickles und Auberginensaft, Mikrobiologie-Spektrum (2024). DOI: 10.1128/spectrum.00464-24