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Authors: Sebastian, Patrick
Title: Identifizierung biogene Amine bildender Bakterien und Einsatz von Enzymen zur Hemmung ihres Wachstums während der Weinbereitung
Online publication date: 23-Jan-2012
Language: german
Abstract: Mikroorganismen spielen eine wichtige Rolle in der Weinherstellung. Neben ihren positiven Stoffwechselaktivitäten wie die Bildung von Ethanol während der alkoholischen Gärung sind vor allem Bakterien in der Lage, Weinfehler zu verursachen. Einer dieser Weinfehler ist die Produktion von biogenen Aminen. Diese niedermolekularen Stickstoffverbindungen können zu verschiedenen Gesundheitsproblemen wie Bluthochdruck und Migräne führen. Aufgrund von hohen Ethanolgehalten und dem Vorkommen verschiedener biogener Amine kommt es im Wein zu einer Verstärkung dieser physiologischen Effekte. Um die Bildung dieser Verbindungen zu verhindern, ist es von speziellem Interesse, die verantwortlichen Mikroorganismen zu identifizieren und sie in ihrem Wachstum zu hemmen.In einem Teil der Dissertation stand die Isolierung und Identifizierung biogener Amine produzierender Bakterien aus deutschen Jungweinen und Mosten im Vordergrund. Es konnte gezeigt werden, dass hauptsächlich Milchsäurebakterien als potenzielle Produzenten in Frage kommen. Diese Bakteriengruppe war in hohen Titern in nahezu allen Proben vorhanden und stellt somit eine potentielle Gefahr für die Weinbereitung dar. Zur Identifizierung der Isolate wurden verschiedene molekularbiologische Methoden wie specifically amplified DNA polymorphic-PCR (Fingerprintmethode), Multiplex-PCR oder 16S rDNA-Sequenzierung angewandt. Das Screening bezüglich der Bildung von biogenen Aminen erfolgte mit Hilfe einer im Rahmen dieser Arbeit entwickelten hochauflösenden Dünnschichtchromatographie gefolgt von der Quantifizierung mittels HPLC.Zur Wachstumshemmung dieser Schadbakterien wurden zwei Exoenzyme aus Streptomyces albidoflavus B578 isolieren. Diese Enzyme wurden gereinigt und als eine Muramidase und eine Protease identifiziert. Aktivitätstests konnten zeigen, dass diese Enzyme eine hohe lytische Wirkung gegen weinrelevante Mikroorganismen aufweisen. Ebenso war die Aktivität der Enzyme unter Weinbedingungen sehr stabil. Aufgrund dieser Ergebnisse könnten diese Enzyme eine mögliche Alternative zur Zugabe von Lysozym oder Schwefeldioxid sein, welche konventionell in der Weinbereitung ihren Einsatz finden.
Microorganisms play an important role in wine manufacturing. Beside their positive metabolic activity like the production of ethanol during the alcoholic fermentation of yeasts, mainly bacteria are able to produce wine faults. One of these wine faults is the production of biogenic amines. These small nitrogen compounds are responsible for several health problems like hypertension and migraine. These effects are strongly enhanced in wine, because of the presence of high levels of ethanol and occurrence of other biogenic amines than histamine. So the growth inhibition of these microorganisms is from special interest. One part of this doctoral thesis was to find out which bacteria are responsible for the production of biogenic amines in German young wines and musts. Lactic acid bacteria are the main producers of biogenic amines under wine conditions. The results of this study have shown that lactic acid bacteria occurred in high titres in German young wines and therefore are a possible risk for wine manufacturing due to their ability to produce biogenic amines. Identification of the isolated was reached by different molecular biological methods such as specific amplified DNA polymorphic-PCR, Multiplex-PCR or 16S rDNA sequencing. The bacterial samples were screened of biogenic amines production by thin-layer chromatography followed by quantification with HPLC. To inhibit the growth of these bacteria two different lytic exo-enzymes from Streptomyces albidoflavus B578 were isolated. The enzymes were purified and identified as a muramidase and a protease. Activity tests have shown that these enzymes show higher lytic activities against wine relevant lactic acid bacteria than lysozyme. Also the stability of the Streptomyces-enzymes under wine conditions was higher. Therefore these enzymes could be an alternative to the addition of sulphur dioxide or lysozyme, which are usually used in wine manufacturing.
DDC: 570 Biowissenschaften
570 Life sciences
Institution: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department: FB 10 Biologie
Place: Mainz
DOI: http://doi.org/10.25358/openscience-1287
Version: Original work
Publication type: Dissertation
License: in Copyright
Information on rights of use: https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent: 204 S.
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