Lait 83 (2003) 79-87
DOI: 10.1051/lait:2002051

Comparative study of different methodologies to determine the exopolysaccharide produced by kefir grains in milk and whey

Pablo Sebastián Rimada and Analía Graciela Abraham

Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos, 47 y 116, 1900, La Plata, Argentina
(Received 27 November 2001; accepted 18 April 2002)

Abstract
Quantitative isolation of lactic acid bacteria exopolysaccharides (EPS) from dairy products is an important step to determine small amounts of EPS (between 25 and 890 mg L ^-1) in a medium that contains 30 to 50 g L ^-1 of lactose. Kefir grains CIDCA AGK1 are able to produce an exopolysaccharide commonly known as kefiran when grown in milk and deproteinised whey. Different methodologies were compared for kefiran isolation from milk and whey fermented for 96 h at 20 °C with 100 g L ^-1 of kefir grains. Methods that included one or two steps of ethanol precipitation, one step of ethanol precipitation followed by dialysis, direct dialysis with membranes of different cut-off (1 000, 6 000, 12 000), and a TCA precipitation step were evaluated. The effect of a heat treatment of the milk on EPS recovery was also studied. The highest recovery of EPS was obtained when samples were heated as a first step of isolation. Methods that contained two steps of ethanol precipitation, one step of ethanol precipitation followed by dialysis or direct dialysis (molecular weight cut-off lower than 6 000 to 8 000) gave the highest values of polysaccharide concentration (218 mg L ^-1 of fermented milk and 247 mg L ^-1 of fermented whey). One step of ethanol precipitation did not completely eliminate residual lactose. EPS was partially lost when dialysis was carried out with membranes of cut-off of 12 000. About 50% of EPS was lost when the method included a step of TCA precipitation. We conclude that polysaccharide quantified in milk and deproteinised whey fermented with kefir grains strongly depends on the isolation methodology used.

Résumé
Étude comparative de différentes méthodologies pour déterminer la quantité d'exopolysaccharide produit par les grains de kefir dans le lait et le lactosérum. L'isolement quantitatif des exopolysaccharides (EPS) de bactéries lactiques à partir des produits laitiers est une étape importante pour déterminer de petites quantités d'EPS (entre 25 et 890 mg L ^-1) dans un milieu contenant entre 30 et 50 g L ^-1 de lactose. Quand les grains de kefir AGK1 croissent dans le lait et dans le lactosérum deprotéiné, ils sont capables de produire un EPS généralement connu comme kefiran. Dans ce travail, nous avons comparé différentes méthodologies pour isoler le kefiran dans du lait et du lactosérum fermentés. Pour réaliser ces essais le lait et le lactoserum ont été fermentés pendant 96 h 20 °C avec 100 g L ^-1 de grains de kefir. Les différentes méthodologies pour déterminer l'EPS sont: la précipitation à l'ethanol, la précipitation à l'ethanol suivie d'une dialyse, une dialyse directe avec membranes de différents seuils de coupure (1 000, 6 000, 12 000), et la précipitation au TCA. Nous avons aussi étudié l'effet de la chaleur dans le traitement du lait avant la récupération des EPS. De meilleurs résultats ont été obtenus après avoir chauffé les échantillons dans la première étape d'isolement. Les plus hautes valeurs de concentration d'EPS (218 mg L ^-1 de lait fermenté et 247 mg L ^-1 de lactosérum fermenté) ont été obtenues avec les méthodes utilisant soit deux précipitations successives à l'ethanol, soit une précipitation à l'ethanol suivie d'une dialyse, ou une dialyse directe (poids moléculaire de seuil de coupure inférieur à 6 000-8 000). Notons qu'une seule précipitation à l'ethanol ne nous a pas permis d'éliminer complètement le lactose résiduel. La dialyse faite avec un seuil de coupure de 12 000 ainsi que la précipitation au TCA entraînent une perte partielle des EPS synthétisés (jusqu'à 50 % de perte avec la précipitation au TCA). En conclusion, nous pouvons dire que les valeurs de concentration d'EPS obtenues dans du lait et du lactosérum déproteiné fermenté avec les grains de kéfir dépendent fortement de la méthode d'isolement utilisée.

Key words: Exopolysaccharide / EPS isolation / fermented milk / fermented whey / kefir

Mots clés : Exopolysaccharide / isolement d'EPS / lait fermenté / lactosérum fermenté / kéfir

Correspondence and reprints: Analía Graciela Abraham Tel.: 54 0221 4249287; fax: 54 0221 4890741;
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