Hintergrund: Nach oralchirurgischen Eingriffen empfiehlt der Operateur allgemein die Vermeidung von Milchprodukten in Hinblick auf eine bessere Heilung im Wundgebiet. Dies stützt sich u.a. auf die Annahme, dass Laktobazillen und ihre Stoffwechselprodukte (z.B. Milchsäure) Nahtmaterial angreifen können. Der Aufbau dieser Studie zielte darauf ab, diesen Sachverhalt in Frage zu stellen und Funktionsverluste bei Milchsäureexposition sowie Besieldungsverhalten der Bakterien zu charakterisieren. Material und Methoden: Polyamid (PA), Polyester/Polyethylenterephtalat (PET), Polypropylen (PP), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Seide, Polyglycolsäure (PGA bzw. PGACL), teilweise mit Polylactid (PLA), Polydioxanon (PDO) und Polytetrafluorethylen (PTFE) kamen zur Anwendung. Die Fäden wurden mit L.acidophilus (LAC) beimpft, inkubiert und anschließen im Tensiometer mit verschiedenen Knotenvarianten getestet. Für die Keimbesiedlung (CFU) wurden die Fäden beimpft, inkubiert und das Keimmaterial anschließend mit Ultraschall- Vortex- Verfahren vom Faden abgelöst und ausgezählt. Dieses Verfahren wurde durch REM- Aufnahmen zusätzlich bewertet. Ergebnisse: Reißfestigkeiten waren stets im Rahmen der Herstellerangaben bzw. darüber zu verzeichnen. Alle resorbierbaren Fäden hatten höhere Ausgangsreißkräfte als die nichtresorbierbaren Produkte. Die Applikation eines Knotens minderte ausschlaggebend für alle Produkte die maximale Reißfestigkeit eines Materials. Die Knotenhaltbarkeiten konnten sich während der Liegezeit im sauren wässrigen Milieu verändern. Die für klinische Anwendungen besten Ergebnisse verzeichneten PA als nichtresorbierbare, monofiles PDO und polyfiles PGA/PLA + CHX als resorbierbare Vertreter. Eine erhöhte CFU-Zahl auf polyfilen Fäden im Vergleich zu monofilen Fäden wurde bestätigt. Seide (polyfil, nicht resorbierbar) hatte mit Abstand die höchsten CFU, gefolgt von PGACL (polyfil, resorbierbar). PVDF (monofil, nichtresorbierbar) hatte die niedrigsten CFU- Werte. Im Schnitt war die CFU-Zahl von PGA/PLA+CHX (polyfil, resorbierbar) ähnlich hoch wie die von monofilen Produkten. Diskussion: Die Annahme, dass eine Kontamination mit LAC den Heilungserfolg beeinflussen kann, wurde im Hinblick auf Materialermüdung durch Säureexposition aus Stoffwechselprodukten des Bakteriums entkräftet. Die für klinische Anwendungen besten Ergebnisse verzeichneten PA als nichtresorbierbare, polyfiles PGA/PLA + CHX als resorbierbare Vertreter. Alle getesteten Produkte entsprachen trotz LAC- Einwirkungen den Herstellerangaben und haben somit die materiellen Voraussetzungen einer vorhersagbaren Nahthaltbarkeit erbracht. / Background: After oral surgery, the surgeon generally recommends avoiding dairy products in order to improve the healing process in the wound area. This is based on the assumption that the suture is affected by lactic acid, the metabolic product of lactobacilli contained in and may lead to woundinfections and material failures. The structure of this study aimes to characterize functional losses in lactic acid exposure and colonization patterns of bacteria. Materials and Methods: Nylon (PA), polyester / polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP), polyvinylidene fluoride (PVDF), silk, polyglycolic acid (PGA or PGACL), some with polylactide (PLA), polydioxanone (PDO) and polytetrafluoroethylene (PTFE) were used. All sutures were inoculated with L. acidophilus (LAC), then incubated and tested with a tensiometer with various node variants. For counting the bacterial colonization (CFU), the threads were inoculated, incubated and seed material detached subsequently by use of ultrasonic or vortex method. This method was evaluated by REM images additionally. Results: Tensile strengths were always recorded within the manufacturer's specifications or slightly above. All absorbable sutures had higher initial tensile strength than the non-absorbable products. The application of a node decreased the maximum tensile strength of a material decesive for all the products tested. The node shelf life could change during the time exposed in an acidic aqueous medium. The best results for clinical applications have been reached by nonabsorbable nylon, monofilament PDO and polyfilament PGA / PLA + CHX as resorbable representatives. Increased CFU number on multifilament sutures as compared to monofilaments was confirmed. Silk (polyfil, non-resorbable) had by far the highest CFU, followed by PGACL (polyfil, absorbable). PVDF (monofilament, nonabsorbable)had the lowest CFU values. On average, the CFU number of PGA/PLA + CHX (polyfil, absorbable) was nearly the same as on monofilament products. Discussion: The assumption that contamination with LAC can influence the healing success was invalidated by acid exposure from metabolites of the bacteria in terms of material fatigue. Based on the results pierces the PGA / PLA + CHX product compared to other products by germ contamination tendency and above-average handling and performance out positively All products tested met despite LAC influences the manufacturer's instructions and therefore have the material conditions of a predictable suture durability provided.

Bakterielle Exopolysaccharide (EPS) tragen bei in situ-Bildung durch die Immobilisierung von Wasser maßgeblich zur Erhöhung der Viskosität fermentierter Milchprodukte bei. Die Wirkung ist grundsätzlich mit der kommerzieller Hydrokolloide auf pflanzlicher oder Algenbasis vergleichbar, wird jedoch auf Grund der komplexen Wechselwirkungen mit der Lebensmittelmatrix noch immer kontrovers diskutiert. Ziel der Arbeit war es, nach Kultivierung ausgewählter Milchsäurebakterien EPS in entsprechenden Mengen zu isolieren, um die makromolekularen Eigenschaften zu analysieren und in Beziehung zur chemischen Struktur und Funktionalität zu setzen. Zunächst konnte die in situ-EPS-Bildung durch Batch-Kultivierungen von Milchsäurebakterien im Bioreaktor derart gesteigert werden, dass eine anschließende Isolierung verschiedener EPS-Fraktionen mit einer Reinheit von bis zu 89% (Hetero-EPS) bzw. 99% (Dextrane) möglich wurde. Dies ermöglichte die erstmalige Beschreibung oder Bestätigung der chemischen Strukturen aller ausgewählten EPS. Der Verzweigungsgrad der Dextrane war über Temperatur und pH während der mikrobiellen Synthese steuerbar. Die Einzelschritte der Isolierung wurden außerdem so angepasst, dass makromolekulare Eigenschaften der EPS wie Molekülmasse oder intrinsische Viskosität durch die Isolierung nicht beeinflusst wurden. Die umfassende Untersuchung der makromolekularen Eigenschaften der EPS in wässriger Lösung bildete die Basis für die Erklärung ihrer phänomenologischen Eigenschaften und Funktionalität in fermentierten Produkten. Es zeigte sich, dass fadenziehende EPS höhere intrinsische Viskositäten als nichtfadenziehende EPS aufwiesen. Die intrinsische Viskosität war weiterhin vom Isolierungsverfahren und damit von der Isolatreinheit unabhängig. Durch die damit verbundenen Zeit- und Kosteneinsparungen während der Isolierung eröffnet dies die Möglichkeit, mikrobielle EPS ökonomisch sinnvoll einzusetzen. Durch Scherbehandlung wässriger EPS-Lösungen wurde, unabhängig vom Schersystem, ein linearer Zusammenhang zwischen Viskosität und Molekülmasse nachgewiesen und so das Potential zur gezielten Modifizierung von EPS aufgezeigt. Kinetische Untersuchungen mit ultraschallbehandelten EPS-Lösungen ermöglichten eine Bewertung der Scherempfindlichkeit, die im Einklang mit Untersuchungen zur thermischen und chemischen Belastung von EPS stand. Zur Beurteilung der Funktionalität wurden EPS-Isolate zu rekonstituierter Magermilch vor chemischer Säuerung mit Glucono-δ-lacton zugesetzt. Die resultierende Festigkeit der Modellmilchgele korrelierte mit der absoluten EPS-Konzentration und war somit unabhängig von der Isolatreinheit. Gescherte EPS besaßen eine geringere Molekülmasse und intrinsische Viskosität, was zu geringeren Gelfestigkeiten führte. Die in der Literatur bisher wenig untersuchten kapsulären, zellgebundenen EPS konnten mittels Rasterelektronenmikroskopie visualisiert und ihr Effekt auf die Eigenschaften der Zelloberfläche analysiert werden. Die gewonnenen Erkenntnisse zeigten, dass kapsuläre EPS die Hydrophobizität der Zelloberfläche verringern sowie die Wasserbindung und Gelfestigkeit bei Zusatz zu Modellmilchgelen im Vergleich zu Zellen ohne kapsuläre EPS erhöhen.

Die Verbraucherakzeptanz von fermentierten Milchprodukten wie Joghurt oder Frischkäse ist von ihrer Textur abhängig. Zur Einstellung der produktspezifischen Textur ohne Zusatz von spezifischen Milchproteinen zur Basismilch oder milchfremden Hydrokolloiden werden in der Milchindustrie spezielle Starterkulturen eingesetzt, die während der Fermentation Exopolysaccharide (EPS) bilden. Diese EPS werden in der Regel als freie EPS ins Serum abgegeben oder verbleiben als kapsuläre EPS an der Bakterienzelle. Freie EPS lassen sich weiter anhand ihres Effektes im Produkt in fadenziehend und nicht-fadenziehend unterteilen. Aufgrund der hohen Biodiversität der EPS sowie des komplexen Zusammenhanges zwischen EPS-Eigenschaften, Substratzusammensetzung und Verfahrensbedingungen existieren jedoch widersprüchliche Ergebnisse zu ihrer Funktionalität im Produkt. Ziel dieser Arbeit war es, die wichtigsten Einflussfaktoren durch Einsatz verschiedener EPS von Lactococcus lactis und Streptococcus thermophilus in definierten Modellsystemen für stichfeste, gerührte und konzentrierte fermentierte Milchprodukte zu identifizieren und die Textureigenschaften mit den strukturellen und makromolekularen Eigenschaften der EPS in Verbindung zu bringen. Neunundzwanzig Einzelstämme von verschiedenen Starterkulturherstellern wurden auf Basis von der Fadenlänge als Indikator für den Fadenzug und der EPS-Menge in sechs Cluster eingeteilt. Aus jedem Cluster wurden Vertreter zur Herstellung von Modellsystemen genutzt, die Textur und Synärese der Produkte instrumentell erfasst und statistisch bewertet, um Einflussfaktoren auf die Eigenschaften der Modellprodukte zu identifizieren. Stichfester Modelljoghurt mit fadenziehenden EPS wies eine höhere Steifigkeit auf als jener mit nicht-fadenziehenden EPS, welche nicht mit der EPS-Menge oder der Fermentationszeit korrelierte. Unabhängig von der Art der freien EPS war beim Vorhandensein von kapsulären EPS die Gelsteifigkeit zusätzlich erhöht. Für gerührten Modelljoghurt ergab eine Komponentenanalyse zur EPS-Menge, zur Säuerungskinetik und zu Produkteigenschaften, dass fadenziehende EPS texturrelevante Eigenschaften wie Partikelgröße und Scherviskosität signifikant beeinflussen. Dies wurde auf die höhere intrinsische Viskosität für fadenziehende EPS im Vergleich zu nicht-fadenziehenden EPS zurückgeführt. Experimente mit einem Dehnrheometer ergaben, dass die Dehnviskosität stärker als die Scherviskosität mit der Fadenlänge zunahm. Ein Grund dafür sind intensivere Wechselwirkungen von fadenziehenden EPS mit Proteinen oder untereinander, was anhand höherer Relaxationszeiten in Dehnung bei höherer Fadenlänge geschlussfolgert wurde. Fadenziehende EPS erhöhten zudem die Fließgrenze von Modellfrischkäse, was hauptsächlich auf EPS-Wechselwirkungen und nicht auf die EPS-Konzentration oder Partikelgröße zurückgeführt wurde. Eine niedrigere Synärese und höhere Steifigkeit wurde entweder beim Vorhandensein von kapsulären EPS oder freien EPS beobachtet, die in Experimenten mit dynamischer Wasserdampfsorption eine höhere Feuchtebeladung aufwiesen. Fadenziehende EPS und kapsuläre EPS besaßen auch im Doppelrahmfrischkäse nach moderater Bruchhomogenisierung (0,05 MPa oder 15 MPa) eine hohe Funktionalität, was mit der höheren intrinsischen Viskosität dieser EPS korrelierte. Die Bruchhomogenisierung bei einem Druck von 30 MPa führte jedoch zu einer niedrigeren Funktionalität aufgrund der scherinduzierten Reduzierung der molekularen Masse der EPS und Umlagerungen in der Mikrostruktur der Käse. Die Ergebnisse zeigen, dass die Technofunktionalität nicht von der Konzentration der in situ produzierten EPS abhängt. Schlüsselfaktoren sind insbesondere die EPS-Lokalisierung (frei oder kapsuläre), intensivere Wechselwirkungen der fadenziehenden EPS mit Proteinen oder untereinander und ein hohes Wasserbindungsvermögen der EPS. Jedoch sollte der Energieeintrag bei der postfermentativen Verarbeitung so niedrig wie möglich sein, um die Funktionalität der fadenziehenden EPS und kapsulären EPS weitestgehend zu erhalten. Dieses Wissen ist für die Auswahl von EPS-bildenden Starterkulturen für den industriellen Maßstab entscheidend, um die gewünschten Produkteigenschaften zu erhalten.

In der Milchindustrie spielt die Auswahl der Starterkulturen eine wichtige Rolle bei der Herstellung fermentierter Produkte mit gewünschter Textur und entsprechenden sensorischen Eigenschaften. Milchsäurebakterien mit der Fähigkeit extrazelluläre Polysaccharide (EPS) zu synthetisieren sind von besonderem Interesse, da auf Grund der in situ gebildeten Hydrokolloide der Einsatz von Zusatzstoffen vermieden werden kann. Die Wirkung von EPS auf die Produkt-eigenschaften ist in der Literatur bereits mehrfach beschrieben, wird jedoch auf Grund der Vielzahl an unterschiedlichen Stämmen und Fermentationsparametern bzw. einer fehlenden Systematisierung immer noch sehr kontrovers diskutiert. Des Weiteren stellt die wissenschaftliche Aufklärung der komplexen Struktur-Funktionsbeziehungen und der Wechselwirkungen mit anderen Produktkomponenten eine große Herausforderung dar. Um die Zusammenhänge besser verstehen zu können, wurde in dieser Arbeit ein neuer Ansatz gewählt: isolierte und aufgereinigte EPS wurden der Milch vor der Säuerung zugesetzt und die daraus hergestellten Milchgele mit jenen mit in situ produzierten EPS verglichen. In Milchgelen aus Einzelstammkulturen von Streptococcus thermophilus oder Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus wurden EPS‑Gehalte von 40 - 150 mg/kg ermittelt. Die Gele unterschieden sich hinsichtlich ihrer Viskosität und ihres fadenziehenden Charakters, was erste Hinweise auf die Art der gebildeten EPS liefert. Die Synthese größerer Mengen an EPS zur Charakterisierung und Untersuchung ihrer Funktionalität erfolgte entkoppelt von der Produkt­herstellung mit ausgewählten Stämmen in Batch-Fermentationen mit konstantem pH in komplexen oder semidefinierten Medien. S. thermophilus ST‑143 produzierte ~ 300 mg/L fadenziehende EPS, die durch entsprechende Aufreinigungsschritte als drei EPS‑Fraktionen gewonnen werden konnten: freie EPS (EPSf), kapsuläre EPS (EPSk) und ein Gemisch aus beiden (EPSf+k). EPSf haben eine höhere Molekülmasse (M = 2,6 x 10^6 Da) und eine höhere intrinsische Viskosität (1,14 mL/mg) im Vergleich zu EPSk (M = 7,4 x 10^3 Da, 1,4 x 10^5 Da; intrinsische Viskosität = 0,06 mL/mg) und führten bereits in geringen Mengen zu rheologischen Veränderungen. Allerdings scheinen die EPSk Wechselwirkungen zwischen EPSf Molekülen zu unterstützen. In chemisch gesäuerten Milchgelen konnte durch den definierten Zusatz aufgereinigter Fraktionen von EPSf und EPSf+k vor der Säuerung (c = 0 - 0,35 mg/g) erstmals eine konzentrationsabhängige Wirkung aufgezeigt werden. Mit EPSf stieg der maximale Speichermodul der Milchgele als Maß für die Gelsteifigkeit linear an (457 - 722 Pa). EPSk zeigten hingegen keinen Einfluss. Als Modellpolysaccharid wurde vergleichend das gut beschriebene, ebenfalls ungeladene und nicht gelbildende Homopoly­saccharid Dextran herangezogen (c = 0 - 300 mg/g). EPSf und Dextran veränderten die Gelbildung, erhöhten die Steifigkeit stichfester Gele und die Viskosität gerührter Gele in ähnlichem Maße, es waren jedoch deutlich unterschiedliche Konzentrationen notwendig. Die in den Milchgelen beschriebenen Einflüsse können unter anderem auf Depletionseffekte zwischen gleichgeladenen Polymeren (hier Proteine und Polysaccharide) zurückgeführt werden. / The selection of suitable starter cultures for the production of fermented milk with a desired texture and corresponding sensory attributes is of great importance for the dairy industry. Lactic acid bacteria with the ability to synthesise extracellular polysaccharides (EPS) are of particular interest, because these in situ produced hydrocolloids may allow to omit the use of additives. Many effects of EPS on product properties are already described in the scientific literature, but are still discussed controversially because of the multitude of different strains and fermentation parameters and, hence, a lack of systematisation. Furthermore, research on the mechanisms behind the structure-function relationship and interactions with other product components is a challenging area. To obtain a deeper understanding of this complex system, a new approach was chosen for the present study: EPS were isolated, purified and added to the milk prior to acidification, and the respective milk gels were compared with those with in situ produced EPS. In milk gels acidified by single strains of Streptococcus thermophilus or Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus, EPS contents of 40 - 150 g/kg were determined. The gels differed in viscosity and their ropy character, which is a first indicator for the type of the EPS. To allow for their chemical and technofunctional characterisation, the synthesis of higher amounts of EPS was performed by batch-fermentation at constant pH and decoupled from the product manufacturing with selected strains in complex or semidefined media. S. thermophilus ST‑143 synthesised ~ 300 mg/L ropy EPS, which were isolated as three different EPS fractions by applying particular purification steps: free EPS (EPSf), capsular derived EPS (EPSk) and a mixture of both EPS (EPSf+k). EPSf had a higher molecular mass (M = 2.6 x 10^6 Da) and a higher intrinsic viscosity (1.14 mL/mg) compared to EPSk (M = 7.4 x 10^3 Da, 1.4 x 10^5 Da; intrinsic viscosity = 0.06 mL/mg) and affected the rheological properties of aqueous solutions already at low concentration. However, EPSk appear to support interactions between the EPSf molecules. In chemically acidified milk gels a concentration dependent impact of EPSf and EPSf+k, which were added to the milk prior to acidification (c = 0 - 0,35 mg/g), was described for the first time. The maximum of the storage modulus as a measure for stiffness of the milk gels linearly increased with EPSf content (457 - 722 Pa). With EPSk no effects were observed. For the purpose of comparison dextran, a well described also uncharged and non gelling homopolysaccharide, was used as a model polysaccharide (0 - 300 mg/g). EPSf and dextran affected the gelation, increased gel stiffness of set gels and viscosity of stirred gels to a similar way, but the concentrations needed for that found to be completely different. The effects described for milk gels can be ascribed among others to depletion interactions between similar charged polymers (here proteins and polysaccharides).

In der Milchindustrie spielt die Auswahl der Starterkulturen eine wichtige Rolle bei der Herstellung fermentierter Produkte mit gewünschter Textur und entsprechenden sensorischen Eigenschaften. Milchsäurebakterien mit der Fähigkeit extrazelluläre Polysaccharide (EPS) zu synthetisieren sind von besonderem Interesse, da auf Grund der in situ gebildeten Hydrokolloide der Einsatz von Zusatzstoffen vermieden werden kann. Die Wirkung von EPS auf die Produkt-eigenschaften ist in der Literatur bereits mehrfach beschrieben, wird jedoch auf Grund der Vielzahl an unterschiedlichen Stämmen und Fermentationsparametern bzw. einer fehlenden Systematisierung immer noch sehr kontrovers diskutiert. Des Weiteren stellt die wissenschaftliche Aufklärung der komplexen Struktur-Funktionsbeziehungen und der Wechselwirkungen mit anderen Produktkomponenten eine große Herausforderung dar. Um die Zusammenhänge besser verstehen zu können, wurde in dieser Arbeit ein neuer Ansatz gewählt: isolierte und aufgereinigte EPS wurden der Milch vor der Säuerung zugesetzt und die daraus hergestellten Milchgele mit jenen mit in situ produzierten EPS verglichen. In Milchgelen aus Einzelstammkulturen von Streptococcus thermophilus oder Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus wurden EPS‑Gehalte von 40 - 150 mg/kg ermittelt. Die Gele unterschieden sich hinsichtlich ihrer Viskosität und ihres fadenziehenden Charakters, was erste Hinweise auf die Art der gebildeten EPS liefert. Die Synthese größerer Mengen an EPS zur Charakterisierung und Untersuchung ihrer Funktionalität erfolgte entkoppelt von der Produkt­herstellung mit ausgewählten Stämmen in Batch-Fermentationen mit konstantem pH in komplexen oder semidefinierten Medien. S. thermophilus ST‑143 produzierte ~ 300 mg/L fadenziehende EPS, die durch entsprechende Aufreinigungsschritte als drei EPS‑Fraktionen gewonnen werden konnten: freie EPS (EPSf), kapsuläre EPS (EPSk) und ein Gemisch aus beiden (EPSf+k). EPSf haben eine höhere Molekülmasse (M = 2,6 x 10^6 Da) und eine höhere intrinsische Viskosität (1,14 mL/mg) im Vergleich zu EPSk (M = 7,4 x 10^3 Da, 1,4 x 10^5 Da; intrinsische Viskosität = 0,06 mL/mg) und führten bereits in geringen Mengen zu rheologischen Veränderungen. Allerdings scheinen die EPSk Wechselwirkungen zwischen EPSf Molekülen zu unterstützen. In chemisch gesäuerten Milchgelen konnte durch den definierten Zusatz aufgereinigter Fraktionen von EPSf und EPSf+k vor der Säuerung (c = 0 - 0,35 mg/g) erstmals eine konzentrationsabhängige Wirkung aufgezeigt werden. Mit EPSf stieg der maximale Speichermodul der Milchgele als Maß für die Gelsteifigkeit linear an (457 - 722 Pa). EPSk zeigten hingegen keinen Einfluss. Als Modellpolysaccharid wurde vergleichend das gut beschriebene, ebenfalls ungeladene und nicht gelbildende Homopoly­saccharid Dextran herangezogen (c = 0 - 300 mg/g). EPSf und Dextran veränderten die Gelbildung, erhöhten die Steifigkeit stichfester Gele und die Viskosität gerührter Gele in ähnlichem Maße, es waren jedoch deutlich unterschiedliche Konzentrationen notwendig. Die in den Milchgelen beschriebenen Einflüsse können unter anderem auf Depletionseffekte zwischen gleichgeladenen Polymeren (hier Proteine und Polysaccharide) zurückgeführt werden. / The selection of suitable starter cultures for the production of fermented milk with a desired texture and corresponding sensory attributes is of great importance for the dairy industry. Lactic acid bacteria with the ability to synthesise extracellular polysaccharides (EPS) are of particular interest, because these in situ produced hydrocolloids may allow to omit the use of additives. Many effects of EPS on product properties are already described in the scientific literature, but are still discussed controversially because of the multitude of different strains and fermentation parameters and, hence, a lack of systematisation. Furthermore, research on the mechanisms behind the structure-function relationship and interactions with other product components is a challenging area. To obtain a deeper understanding of this complex system, a new approach was chosen for the present study: EPS were isolated, purified and added to the milk prior to acidification, and the respective milk gels were compared with those with in situ produced EPS. In milk gels acidified by single strains of Streptococcus thermophilus or Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus, EPS contents of 40 - 150 g/kg were determined. The gels differed in viscosity and their ropy character, which is a first indicator for the type of the EPS. To allow for their chemical and technofunctional characterisation, the synthesis of higher amounts of EPS was performed by batch-fermentation at constant pH and decoupled from the product manufacturing with selected strains in complex or semidefined media. S. thermophilus ST‑143 synthesised ~ 300 mg/L ropy EPS, which were isolated as three different EPS fractions by applying particular purification steps: free EPS (EPSf), capsular derived EPS (EPSk) and a mixture of both EPS (EPSf+k). EPSf had a higher molecular mass (M = 2.6 x 10^6 Da) and a higher intrinsic viscosity (1.14 mL/mg) compared to EPSk (M = 7.4 x 10^3 Da, 1.4 x 10^5 Da; intrinsic viscosity = 0.06 mL/mg) and affected the rheological properties of aqueous solutions already at low concentration. However, EPSk appear to support interactions between the EPSf molecules. In chemically acidified milk gels a concentration dependent impact of EPSf and EPSf+k, which were added to the milk prior to acidification (c = 0 - 0,35 mg/g), was described for the first time. The maximum of the storage modulus as a measure for stiffness of the milk gels linearly increased with EPSf content (457 - 722 Pa). With EPSk no effects were observed. For the purpose of comparison dextran, a well described also uncharged and non gelling homopolysaccharide, was used as a model polysaccharide (0 - 300 mg/g). EPSf and dextran affected the gelation, increased gel stiffness of set gels and viscosity of stirred gels to a similar way, but the concentrations needed for that found to be completely different. The effects described for milk gels can be ascribed among others to depletion interactions between similar charged polymers (here proteins and polysaccharides).

Lactic acid bacteria were isolated from 10 samples of the traditionally fermented foods (5 samples of Vietnamese fermented pork roll and 5 samples of the salted field cabbage) and 5 samples of fresh cow milks collected from households in Vietnam. 22 strains of lactic acid bacteria were isolated for inhibition to Lactobacillus plantarum JCM 1149. Of these, only 2 strains including DC1.8 and NC1.2 have rod shape, the others have coccus shape. 7 strains showing higher antibacterial activity were selected for checking spectrum of antibacteria with indicator bacteria consistting of Bacillus subtilis ATCC 6633, Enterococcus faecium JCM 5804 and Staphylococcus aureus TLU. By which, 3 strains including NC3.5 (from Vietnamese fermented pork roll), DC1.8 (from salted field cabbage) and MC3.19 (from fresh cow milk) were selected because of their higher antibacterial ability. However, the antibacterial activity of the lactic acid bacteria can be based on their disposable compounds and some other antibacterial compounds produced during their growth (such as lactic acid, H2O2, bacteriocins, etc.). For seeking lactic acid bacteria with capability of producing bacteriocins, antibacterial compounds with protein nature, 3 above strains were checked sensitiveness to proteases (including protease K, papain, α – chymotrypsin and trypsin). Because bacteriocins are proteinaceous antibacterial compounds, so their antibacterial activity will be reduced if proteases are added. The result showed DC1.8 and MC3.19 were capable of producing bacteriocin during culture process. They were identified as Lactobacillus acidophilus and Lactococcus lactis and classified, respectively, based on analysis chemical characterisitcs by standard API 50 CHL kit and phylogeny relationship by 16s rRNA sequences. / Các chủng vi khuẩn lactic được phân lập từ 10 mẫu thực phẩm lên men truyền thống (5 mẫu nem chua, 5 mẫu dưa cải bẹ muối) và 5 mẫu sữa bò tươi được thu thập từ các hộ gia đình ở Việt Nam. 22 chủng vi khuẩn lactic đã được phân lập với tiêu chí có khả năng kháng lại vi khuẩn kiểm định Lactobacillus plantarum JCM 1149. Trong số đó, 2 chủng DC1.8 và NC1.2 có tế bào hình que, các chủng còn lại có tế bào hình cầu. 7 chủng thể hiện hoạt tính kháng khuẩn cao được lựa chọn để xác định phổ kháng khuẩn rộng hơn với ba loài vi khuẩn kiểm định Bacillus subtilis ATCC 6633, Enterococcus faecium JCM 5804 và Staphylococcus aureus TLU. Từ đó lựa chọn được 3 chủng có hoạt tính kháng khuẩn cao hơn hẳn. Các chủng này gồm NC3.5 phân lập từ nem chua, DC1.8 phân lập từ dưa cải bẹ muối và MC3.19 phân lập từ sữa bò tươi. Tuy nhiên, hoạt tính kháng khuẩn của vi khuẩn lactic bao gồm những hợp chất nội tại có trong nó và cả những hợp chất được sinh ra trong quá trình phát triển của nó (như axit lactic, H2O2, bacteriocin, …). Với định hướng tìm chủng vi khuẩn lactic có khả năng sinh bacteriocin, chất kháng khuẩn có bản chất protein, 3 chủng trên được kiểm tra độ nhạy cảm với các protease (gồm protease K, papain, α – chymotrypsin và trypsin). Do bacteriocin là chất kháng khuẩn có bản chất protein nên hoạt tính kháng khuẩn của chúng sẽ bị giảm nếu protease được bổ xung vào. Kết quả lựa chọn được chủng DC1.8 và MC3.19 có khả năng sinh bacteriocin. Hai chủng này được phân loại đến loài nhờ vào phân tích đặc điểm sinh hóa bằng kit API 50 CHL và mối quan hệ di truyền thông qua trình tự gen 16s rRNA. Kết quả phân loại đã xác định chủng DC1.8 thuộc loài Lactobacillus acidophilus và chủng MC3.19 thuộc loài Lactococcus lactis.

Das Polysaccharid-Glykogen ist aus vielen Bakterien wie auch Eukaryoten bekannt. Es enthält ausschließlich über α1-4 Bindungen verknüpfte Glucoseeinheiten, die über α1-6-Bindungen verzweigt sind. Generell ist es als ein Speichermolekül anzusehen, das sowohl Kohlenstoff- als auch Energiequelle unter Stressbedingungen darstellt. Es ermöglicht die Aufrechterhaltung der Integrität der Zelle und die Erhaltung der notwendigen Stoffwechselvorgänge und führt zum Schutz einiger Zellbestandteile. In Bakterien ist die Regulation der Glykogen-Biosynthese durch die Kontrolle der Expression der Gene glg möglich. Der erste Schritt der Synthese ist die Bildung von ADP-Glucose aus Glucose-1-Phosphat durch ADP-Glucose-Pyrophosphorylase (ADP-Glc-PPase; ATP: α-d-glucose-1-Phosphat adenylyltransferase, EC 2.7.7.27), kodiert vom Gen glgC, gefolgt von den Reaktionen der Glykogen-Synthase (EC 2.4.1.21) und des Verzweigungsenzyms (EC 2.4.1.18), von dem die Genen glgA und glgB Genen kodiert sind. Der entscheidende Regulierungsschritt der Glykogen-Biosynthese in prokaryotischen Organismen, ist die durch ADP-Glc-PPase katalysierte Reaktion, die zur Bildung von ADP-Glukose und Pyrophosphat aus ATP und D-Glucose-1-Phosphat führt. Eine vergleichende Analyse des Glykogen-Biosynthese-Genclusters in Gram-negativen und Gram-positiven Bakterien zeigte, dass einige Gram-positive Spezies aus der Gattung Bacillus und Clostridium und den Milchsäurebakterien zwei Gene (glgC und glgD) besitzen. Sie kodieren für Proteine, die der ADP-Glc PPase ähnlich sind. Es wurde dokumentiert, dass GlgC und GlgD die Untereinheiten eines α2β2-Typ heterotetrameren Struktur bilden. Allerdings ist die Rolle von glgD bei Gram-positiven Bakterien noch unklar. Nur eine regulatorische Rolle des glgD in Bacillus stearothermophilus, ohne erkennbare enzymatische Aktivität des Protein-Produkts von GlgD ist bisher bekannt. In Bacillus subtilis und Streptomyces coelicolor hängt die Glykogen-Synthese mit der Sporulation und der Versorgung mit notwendigen Ressourcen zur Differenzierung zusammen. Die enzymatischen Aktivitäten der Glg Proteine, vor allem die Funktion von GlgD, welches Ähnlichkeiten in der Aminosäurensequenz mit GlgC zeigt, sind nicht charakterisiert. Demzufolge war der Schwerpunkt dieser Arbeit auf die Untersuchung der Funktion des glgC-homologen glgD Gens in einigen Michsäurebakterien (lactic acid bacteria, LAB) gerichtet. LAB sind eine Gruppe von fakultativ anaeroben, nicht pathogenen, nicht sporenbildenden grampositiven Bakterien mit wichtigen Funktionen für die menschliche Gesundheit und die Lebensmittelindustrie. Die vorliegende Arbeit ist auf die detaillierte funktionelle Analyse der beiden Gene glgC und glgD konzentriert, welche in den glgCDAP-B bzw. glgBCDAP Operons von Lactococcus lactis subsp. cremoris MG1363 und Lactobacillus plantarum WCFS1 liegen. Insbesondere war die Untersuchung der Funktion des glgC-homologen glgD Gens in LAB von Interesse für das Verständnis der Funktion des Speicher-Polysaccharids in dieser Organismengruppe. Mehr Informationen über die Funktion von glgD könnten dazu beitragen, den Mechanismus der Synthese und / oder Regulierung von Glykogen in dieser Bakteriengruppe zu verstehen und möglicherweise intrazelluläre Polysaccharidbildung (IPS) mit probiotischen Eigenschaften bestimmter Arten von LAB zu verknüpfen. Versuche zur funktionellen Charakterisierung dieser Gene schlossen derer Expression in verschiedenen E. coli Stämmen ein, dies gelang für alle Zielproteine in Form von unlöslichen Inclusion-bodies. Es wurden verschiedene Versuche unternommen, um die Bildung von Inclusion-bodies zu verhindern und eine größere Menge an löslichem Protein zu erhalten. Verschiedene Ansätze, wie Expression bei niedrigen Temperaturen, Wachstum unter Stress und Co-Expression mit verschiedenen Chaperonen sowie die Rückfaltung des Proteins aus Inclusion-bodies, waren nicht erfolgreich. Es war jedoch möglich, mittels einer Fusionsexpressionsuntersuchung der Gene glgC und glgD von Lb. plantarum WCFS1zu zeigen, dass es unter speziellen Wachstumsbedingungen eine Zunahme der Löslichkeit der Proteinfraktion um bis zu 50% im Vergleich zu den Standard-Zustand gab. Experimentell wurde nachgewiesen, dass die Proteine GlgC und GlgD stark miteinander interagieren. Beide Proteine scheinen Untereinheiten zu sein, die das voll aktive Enzym bilden. Das führt zum Modell bei dem α-und β-Untereinheiten eine heterotetrameren Struktur bilden, wie es schon zuvor im Gram-positiven Bakterium Bacillus stearothermophilus beschrieben worden ist. In dieser Studie konnte erstmals gezeigt werden, dass die GlgC und GlgD Proteine von Milchsäurebakterien miteinander interagieren. Außerdem wurde in dieser Studie auch eine niedrige, ATP-abhängige enzymatische Aktivität der GlgD Protein in Abwesenheit von GlgC beobachtet. Die Fähigkeit des GlgD Proteins ADP-Glc zu produzieren deutet auf eine mögliche auch katalytische und regulatorische Funktion des Proteins hin. Die ADP-Glc-PPase Aktivität wird offenbar in bestimmten LAB durch einen Protein-Komplex gebildet, der durch die Gene glgC und glgD kodiert wird. Diese Gene sind in folgenden LAB-Stämmen konserviert: Lactococcus lactis subsp. cremoris MG1363 und Lactobacillus plantarum WCFS1. Darüber hinaus weisen erfolglose Versuche zur von glgD getrennten Expression von glgC auf die Wichtigkeit von GlgD für die stabile und lösliche Expression von GlgC hin, der genaue Grund dafür ist unbekannt. Weitere Untersuchungen sind notwendig, um die vielen regulatorischen Aspekte des Glykogen Metabolismus in LAB sowohl auf Transkriptions- wie auch auf Translationsebene zu verstehen. Es könnte auch möglich sein, dass diese beiden Gene essentiell für das Wachstum dieser Arten sind, da sie trotz verschiedener Versuche mit verschiedenen Vektoren nicht deletiert werden konnten. Eine weitere wichtige Beobachtung dieser Studie wies darauf hin, dass UTP als Substrat für das gereinigte GlgD ist, ein Anzeichen für eine alternative Reaktion zur Produktion von UDP-Glucose. Dies könnte ein Hinweis für einen alternativen Weg der Glykogen-Biosynthese sein. Die Beobachtung, dass die glgC- und glgD-Gene offenbar essentiell sind und dass es möglicherweise einen alternativen Weg für die Glykogen-Biosynthese gibt, deutet darauf hin, dass Glykogen eine wichtige Rolle für das Überleben dieser LAB-Stämme spielt.