Konservierungsverfahren Ziele: Verhinderung oder Verzögerung des mikrobiologischen bzw. biochemischen Verderbs von Lebensmitteln Physikalische Verfahren Thermische Verfahren Biologische Verfahren
Physikalische Konservierungsverfahren Entzug des freien, verfügbaren Wassers für das Mikroorganismenwachstum Trocknen Salzen Zuckern Tieffrieren Kühlen Vakuumieren
Konservierung von Lebensmitteln Einteilung der Lebensmittel nach pH-Wert pH-Wert Produktkategorie < 4,0 stark sauer 4,0 bis 4,5 sauer > 4,5 schwach sauer bis neutral
Thermische Konservierungsverfahren Kochen Garen, Inaktivieren der produkteigenen Enzyme Pasteurisieren Abtöten vegetativer Keime, kein Abtöten von Sporen Sterilisieren Abtöten von vegetativen Keimen und Sporen
Resistenzstufen von medizinisch-relevanten Mikroorganismen
Thermische Konservierungsverfahren - Sterilisation . Sterilisation Die Sterilisation ist ein Wärmebehandlungsverfahren, bei dem im Kern, d. h. im thermisch ungünstigsten Punkt des Produktes, Temperaturen über 100 °C erreicht werden. In der Regel liegen die Temperaturen bei 105 bis 130 °C. Zum Erreichen dieser Temperaturen muß Druck aufgebaut werden. Produkte, deren pH - Wert > 4,5 und / oder deren aw - Wert > 0,95 ist, werden sterilisiert, um die Haltbarkeit einer Voll- oder Tropenkonserve bei normaler Lagertemperatur zu erzielen. D - Wert Dezimale Reduktionszeit, Destruktionswert bzw. Kennwert für die Thermostabilität von vegetativen Formen und Sporen von Mikroorganismen. Der D - Wert gibt die notwendige Zeit in Minuten an, die bei einer bestimmten konstanten Temperatur benötigt wird, um 90 % der vegetativen Zellen oder Sporen einer bestimmten Keimart abzutöten. Mit dem D-Wert von —Richtkeimen wird der anzustrebende —F-Wert berechnet.
Bestimmung des D-Wertes
Thermische Konservierungsverfahren - Sterilisation Sterilisationswert: Maß für die Abtötung von Bakterien und Sporen z: t: T: RT: F: z-Wert [°C] Einwirkungszeit [min] Behandlungstemperatur [°C] Referenztemperatur [°C] Sterilisationswert [min] Z - Wert Der z - Wert gibt die Temperaturgrade in °C an, um die eine bestimmte Temperatur erhöht bzw. erniedrigt werden muß, wenn die gleiche Keimabtötung oder chemische Veränderung (nämlich 90 %) in einem Zehntel bzw. dem Zehnfachen der ursprünglichen Zeit erreicht werden soll.
Thermische Konservierungsverfahren - Sterilisation Bestimmung des F-Wertes nach dem 12-D- Konzept Clostridium botulinum F = 2,5 min Bacillus stearothermophilus F = 18 min Reduktion der Ausgangskeimzahl von Clostridium botulinum um 12 Zehner-potenzen. Das heisst, auf 1:1'000'000'000'000. - Oder anders ausgedrückt: Von 1 Billarde Clostridium botulinum-Sporen darf nur maximal eine die Hitzebehandlung überleben. gilt für Tropenkonserven
Thermische Konservierungsverfahren - Sterilisation
Thermische Konservierungsverfahren - Pasteurisation Pasteurisationswert: z: t: T: RT: P: z-Wert [°C] Einwirkungszeit [min] Behandlungstemperatur [°C] Referenztemperatur [°C] Pasteurisationswert [min] Anwendung nur in Kombination mit anderen Verfahren: - Ansäuern Kühlung Salzen Begasen Pasteurisation Die Pasteurisation ist ein Wärmebehandlungsverfahren, bei dem im Kern Temperaturen von <100 °C erzielt werden. In der Regel liegen sie bei 80 bis 95 °C. Für HTST - Verfahren kann das Heizmedium durchaus eine Temperatur von mehr als 100 °C haben, doch die im Kern erreichten Temperaturen liegen unter 100 °C. Die Pasteurisation stellt eine Teilentkeimung dar, durch welche nur die vegetativen Formen der Mikroorganismen erfaßt werden. Um ein längerfristig haltbares Produkt (Vollkonserve) zu erhalten, muß entweder der pH - Wert < 4,5 bzw. der aw - Wert < 0,95 sein oder aber eine Kühlung bei Temperaturen < 5 °C stattfinden.
Biokonservierung Pediocin Nisin Biochemische Konservierung Mikrobiologische Konservierung Primäre Stoffwechselprodukte - Milchsäure - Propionsäure - Essigsäure Sekundäre Stoffwechselprodukte - Bakteriozine - Diazetyl Lacto- peroxi dase Small peptides Nisin Pediocin Organic acids Hydrogen peroxide Diacetyl Biochemische Konservierung z. B. durch Enzyme (Lysozym, Lipase, Lactoperoxidase usw.)
Mikrobiologische Konservierungsverfahren Primäre Stoffwechselprodukte Milchsäurebakterien - Milchprodukte - Sauerkraut Sekundäre Stoffwechselprodukte Lactobacillus plantarum und Propionibacterium freudenreichii - Schutz vor Hefen und Schimmelpilzen in Milchprodukten ACL01 - Schutz vor Listerien Pediococcus sp. - Schutz vor Salmonellen Lactococcus lactis ssp. - Schutz vor Clostridien
Schutzkulturen Schutzkulturen werden Lebens – oder Futtermittel mit dem Ziel zugesetzt, pathogene und/oder Lebensmittel-verderbende Mikroorganismen zu hemmen ▶ Minimierung des Hygienerisikos ▶ Verlängerung der Haltbarkeit durch eine gezielte Hemmung von Lebensmittel-verderbenden Mikroorganismen Sollen die unerwünschten Mikroorganismen hemmen, ohne einen negativen Einfluss auf die Sensorik oder organoleptische Charakteristik des Lebensmittels auszuüben.
Bakteriozine - Wirkspektren
Bakteriozine - Wirkmechanismen
Bakteriozine – Nisin als Beispiel Inhibierung der Spätsäuerung / Stop der Säuerung (Inhibierung von Streptococcus thermophilus) Inhibierung von Clostridium tyrobutyricum in Schnittkäse Bakteriozin-induzierte Lyse von Starterkulturen für verbesserte Aromabildung
Bakteriozine – Zusammenfassung Grenzen eines Einsatzes von Bakteriozin-bildenden Schutzkulturen in Lebensmitteln: kein Schutz gegen gram-negative Bakterien Stämme einer pathogenen, gram-positiven Bakterienart können unterschiedlich sensitiv gegenüber einem Bakteriozin sein Bakteriozine können Fermentationsprozesse durch die Hemmung von Starterkulturen beeinflussen geringe Diffusionsgeschwindigkeit der Bakteriozine im Lebensmittel Bindung der Bakteriozine z.B. an Phospholipide in Fleisch Inaktivierung im Lebensmittel durch Proteasen Resistenzbildungen