Fermentation of legumes with exopolysaccharide producing bacteria : effect on texture

Det plantebaserte markedet er i stor vekst, og mange plantebaserte produkter består av ekstrudert planteprotein og teksturgivende tilsetningsstoffer. Derfor er det av interesse å undersøke alternative og mer skånsomme metoder som kan redusere behovet for slike tilsetningsstoffer. En måte å oppnå dette på kan være fermentering med exopolysakkarid (EPS)-produserede melkesyrebakterier (MSB). Hensikten med oppgaven var å undersøke om in situ produsert EPS fra fermentering med selekterte MSB kan påvirke tekstur til en plantebasert burger basert på erter og linser, og dermed være et alternativ til bruk av teksturgivende tilsetningsstoffer. Innledningsvis ble 45 MSB isolert fra plantemateriale screenet for EPS-produksjon. Det ble valgt ut 9 EPS+ stammer til pH og teksturanalyser i erte- og linsemos med og uten tilsatt sukrose. Videre ble et metabolismeforsøk med 3 EPS+ og 1 EPS- MSB i ertemos med og uten sukrose utført hvor pH, cellevekst, innhold av karbohydrater og organiske syrer, samt reologiske målinger ble gjort. Reologiske analyser ble utført for å undersøke tendenser i elastisitet, viskositet, og trådtrekkende egenskaper i fermentert ertemos med og uten tilsatt sukrose. Til slutt ble et burgerforsøk utført for å undersøke hvordan ulikt innhold av fermentert og ikke-fermentert ertemos ble påvirket av oppvarming, med hensyn til vanntap og tekstur. Resultatene fra metabolismeforsøket viste at celletall økte etter 24t fermentering i ertemos fra 6-10‧105 til 6-8‧108 kde/g. Det ble produsert mer melkesyre i prøver med sukrose som resulterte i pH-reduksjon i ertemos fra ca. 6,1 til 4,64-4,95 og 5,01-5,23 for henholdsvis prøver med og uten sukrose. Det ble antatt at EPS ble produsert i ertemos med sukrose basert på redusert innhold av glukose og sukrose, økt fruktoseinnhold etter fermentering, samt høyere viskositet enn i prøver uten sukrose. Resultatene fra burgerforsøket viste at EPS alene ikke var nok for å oppnå ønsket tekstur under steking, dermed ble det tilsatt potetmel i burgermiksene. Med tilsatt potetmel ble det vist at et økt innhold av fermentert ertemos i forhold til ikke-fermentert ertemos, reduserte vanntap under steking. Burgermiks med 50/50 og 25/75 fermentert og ikke-fermentert ertemos, og burgermiks med bare ikke-fermentert ertemos, hadde vanntap på henholdsvis 20,0±2,2%, 26,3±6,1% og 32,9±3,0%. Reologiske analyser etter oppvarming viste tendenser til at potetmel jevnet ut forskjellene i elastisitet, tøyning og styrke. Ved tilsetning av potetmel, hadde prøvene med fermentert ertemos høyere elastisitet og styrke enn kontrollprøven uten fermentert ertemos. Burgerforsøket viste tendenser til at in situ produsert EPS i et burgerlignende produkt basert på ertemos tilsatt potetmel, kan redusere vanntap under steking, samt økte elastisitet og styrke etter oppvarming.The plant-based market is growing, and many plant-based products consists of extruded plant protein and texturizing additives. That is why it is of interest to research alternative and more gentler processing methods, so that the need for such additives can be reduced. One way of achieving this could be to use fermentation with exopolysaccharide (EPS) producing lactic acid bacteria (LAB). The aim of this thesis was to investigate if in situ produced EPS from fermentation with selected LAB could affect the texture of a plant-based burger and be an alternative to texturizing additives. To start, 45 LAB isolated from plant material was screened for EPS production. 9 EPS+ strains were selected for pH- and texture analysis in pea and lentil pastes with and without added sucrose. Then 3 EPS+ and 1 EPS- LAB were chosen for a metabolism experiment in pea paste with and without sucrose where pH, cell growth, carbohydrate and organic acid content and rheological analysis were done. Rheological analysis was done to investigate tendencies in elasticity, viscosity and ropy properties in fermented legume paste with or without added sucrose. Finally, the burger experiment was carried out to investigate how different amounts of pea paste fermented with EPS-producing LAB and non-fermented pea paste was affected by heating, regarding water loss and texture. The results showed that the cell count grew after 24h fermentation in pea paste from 6-10‧105 to 6-8‧108 cfu/g. Lactate production was higher in samples with sucrose which resulted in a pH reduction from ca. 6,1 to 4,64-4,95 and 5,01-5,23 in pea paste with and without sucrose, respectively. It was assumed that EPS was produced in pea paste with added sucrose based on the reduced glucose and sucrose content, increased fructose after fermentation, and the viscosity was higher for samples with sucrose than without. From the burger experiment it was shown that EPS alone was not able to achieve the wanted texture of a burger during cooking. Therefore, potato starch was added into the burger mixtures. With potato starch, an increased amount of fermented pea paste relative to non-fermented, showed reduced water loss during cooking. The burger mixes with 50/50 and 25/75 fermented and non-fermented pea pastes, and the control with only non-fermented pea paste, had water losses at 20,0±2,2%, 26,3±6,1% and 32,9±3,0% respectively. Rheological analyzes after heating showed tendencies that the potato starch evened out the differences in elasticity, strain and shear stress. However, with added potato starch, the samples with fermented pea paste had a slightly higher elasticity and strength than the control. The burger experiment showed tendencies that in situ produced EPS in a burger product based on fermented pea paste with added potato starch, can reduce water loss when cooking, and increase elasticity and strength after heating.M-MA