Mikroflora in Lebensmitteln

1. Mikroflora in Lebensmitteln Teil der natürlichen Flora Starterkulturen fakultativ/pathogene Keime Verderbnisflora

2. Einleitung • Starterkulturen: Mikroorganismen, deren spezifische Stoffwechselleistungen zur Initiierung (Start) oder Beschleunigung von Herstellungsprozessen in bestimmten Verfahrensstufen genutzt werden • Neben dem technologischen Beitrag im Sinne einer erwünschten Veränderung des Rohmaterials verhindern sie als „Schutzkulturen" gleichzeitig die Vermehrung von unerwünschten Mikrorganismen. Anforderungen: • Gesundheitliche Unbedenklichkeit • Anpassung an das Substrat • Zu erwünschten Veränderungen beitragen, z.B. Konsistenzveränderung; Umrötung (Fleisch); Abbau schädlicher Stoffe; Geschmack • Wachstumsvorteil gegenüber unerwünschten Mikroorganismen (Durchsetzungsvermögen) Lactobacillus sp.

3. PROKARYONTEN • Grampositive BakterienMilchsäurebakterien: • Lactobacillus StreptomycesLactococcusLeuconostocPediococcus Milchprodukte, Backwaren, Rohwurst, sauer-fermentiertes Gemüse, Gemüsesäfte, Bier, Wein Joghurt, Käse fermentierte Milchprodukte, Butter, Käse, fermentierte Milchprodukte, Butter, Käse, Wein, fermentiertes Gemüse, Sojasauce, fermentierter Fisch, Rohwurst, Oliven • Andere aerob und fakultativ anaerobe Bakterien: • Staphylococcus MircococcusPropionibacteriumStreptomyces Rohwurst, Käserinde, Käseschmiere, Käse ,Rohwurst • Gramnegative Bakterien: • AcetobacterZymomonasHalomonasVibrio Essig, alkoholische Getränke, Rohschinken, Matjes

4. EUKARYONTEN • Schimmelpilze: AspergillusMucorNeuosporaPencilliumGeotrichumMonascusRhizopus Sojasauce, Sojaprodukte, Rohschinken, Käse, Ontjom, Rohwurst, Käse, roter Reis, Tempeh • Hefen: SaccharomycesSchizosaccharomycesKluyveromycesBrettanomycesCandidaDebaryomyces Brot, Backwaren, Sojasauce, Kefir, alkoholische Getränke, Bier, Kefir, Rohwurst

5. In der Fleischwirtschaft werden Starterkulturen vorwiegend für die Rohwurstreifung eingesetzt. A Säuerungsvermögen und Schnittfestigkeit • pH-Wert: Absenkung • Umsetzung der fleischeigenen und zugesetzten Zuckerstoffen in organische Säuren • Fleischeiweißverfestigung • Durch Absenkung des pH-Wertes: sinkendes Wasserbindungsvermögen • Konservierende Wirkung durch pH-Absenkung • Einsatz: insbesondere Milchsäurebakterien (homofermentative Vertreter der Gattungen Lactobacillus und Pediococcus) • Im Zuge der Reifung wachsen die Milchsäurebakterien in einer Salami auf Keimzahlen bis zu 5 x 10^8 pro Gramm. Das bedeutet, dass in einer Salami pro Gramm bis zu 500 Millionen Bakterien enthalten sein können.

6. B Nitratreduktion und Umrötung • Zugesetztes Nitrit i.F.v. Nitritpökelsalz (=Kochsalz und 0,4- 0,5% Natriumnitrit) wird chemisch in Stickoxid überführt, dieses reagiert mit Myoglobin zu einem stabilen Farbkomplex (Pökelfarbe) • ein Teil des Nitrits wandelt sich aber immer zu Nitrat um, oder es wird bei der Herstellung von vornherein mit Nitrat (Salpeter) gearbeitet • Starterkulturen (z.B. Staphylokokken (z.B. Staphylococcus carnosus): Reduktion von Nitrat zu Nitrit • Nitrat Nitratreduktase Nitrit  Nitrosomyoglobin (rote Farbe) • Nitrat: Einsatz, da Verzögerungszeit bis zur Umwandlung zu Nitrit, Nitrit auch im Inneren der Fleischstücke (vollständige Umrötung) • Einsatz: insbesondere Staphylokokken und Mikrokokken • Vorteil: Staphylokokken: wachsen bei An- und Abwesenheit von Sauerstoff, Mikrokokken nur bei Anwesenheit von Sauerstoff • auch hier gilt: Nitratreduktion durch andere Keime, allerdings pathogen • Zusätzlicher Vorteil von Staphylokokken und Mikrokokken: Besitz von Katalase (Abbau von H2O2) Einsatz von Nitritpökelsalz

7. C verkürzte Reifungszeit/ bestimmtes Aroma • wichtigste Praxisrelevanz: Umschlaggeschwindigkeit der produzierten Würste • ist abhängig von der Schnelligkeit der Reifung • Ziel: schnell gereifte Ware • deshalb: hohe Nachfrage nach schnellsäuernden Starterkulturen • Einsatz: Milchsäurebakterienstämme, mit hoher Produktion an Milchsäure • Aroma: Protease-und Lipaseaktivität der Mikroorganismen, insbesondere Staphylokokken, Mikrokokken, aber auch Schimmelpilze

8. Organismen-Spezies, die als Starterkulturen bei der Wurstherstellung eingesetzt werden:

9. Zusammenfassung der Wirkungen der als Starterkulturen eingesetzten Mikroorganismen auf Fleischerzeugnisse  Lactobacillus und Pediococcus • Bildung von Milchsäure: pH-Wert-Senkung, Konservierung  Staphylococcus und Micrococcus • Bildung von Katalase: Abbau von Peroxiden, Schutz vor Farbveränderungen und Ranzigwerden • Bildung von Nitratreduktase: Reduktion des Nitrats zu Nitrit, Unterstützung der Umrötung • Bildung von Lipasen: Fettabspaltung zu geschmacklich aktiven Abbauprodukten • Penicillus • Bildung von Proteasen und Lipasen: Aromatisierung schimmelgereifter Produkte • Verhinderung der Besiedelung der Oberfläche durch mycotoxinbildende Schimmelpilze Lactobacillus Staphylococcus

10. Starterkulturen und Gentechnik • Lebensmittel, die einen lebenden gentechnisch veränderten Organismus (GVO) enthalten oder solche darstellen, in Deutschland nicht im Verkehr (keine Marktzulassung) • aber sehr viele Erzeugnisse (z. B. Stärkehydrolyse-Produkte), die mit Hilfe von Enzymen aus GVO be-/verarbeitet worden sind • in Großbritannien seit 1993 gentechnisch veränderte Brauhefe zugelassen, - dieser Hefe wurde ein Amylase-Glucoamylasegen integriert, so dass der Organismus jetzt auch die sonst nicht vergärbaren Grenzdextrine abbauen kann - die mit dieser Hefe gebrauten Biere weisen geringeren Gehalt an Kohlenhydraten (Diätbier; light-Bier) bei etwas erhöhtem Alkoholgehalt auf - Bier gegenwärtig nicht frei kommerziell erhältlich; wird in kleinen Mengen in Versuchsbrauerei gewonnen - Brauerei beabsichtigt demnächst großtechnische Herzustellung

11. Starterkulturen und Gentechnik  zukünftig möglicheEinsatzbereiche für gentechnisch veränderte Mikroorganismen als Starterkulturen : • Optimierung von Produkteigenschaften (z.B. Erhöhung der Aromastoffbildung, Hemmung der Säuerung) • Aufwertung von Lebensmitteln (z.B. Cholesterin-Senkung, Stabilisierung der Darmflora) • Optimierung der Produktionstechnik (z.B. Prozessverkürzungen durch Unterdrückung der Bildung unerwünschter Geschmacksstoffe) • Als gentechnisch veränderte Schutzkulturen, die Krankheitserreger in Lebensmitteln unterdrücken