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

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.

PROKARYONTEN Grampositive Bakterien Milchsäurebakterien: Lactobacillus Streptomyces Lactococcus Leuconostoc Pediococcus 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 Mircococcus Propionibacterium Streptomyces Rohwurst, Käserinde, Käseschmiere, Käse ,Rohwurst Gramnegative Bakterien: • Acetobacter Zymomonas Halomonas Vibrio Essig, alkoholische Getränke, Rohschinken, Matjes

EUKARYONTEN • Schimmelpilze: Aspergillus Mucor Neuospora Pencillium Geotrichum Monascus Rhizopus Sojasauce, Sojaprodukte, Rohschinken, Käse, Ontjom, Rohwurst, Käse, roter Reis, Tempeh • Hefen: Saccharomyces Schizosaccharomyces Kluyveromyces Brettanomyces Candida Debaryomyces Brot, Backwaren, Sojasauce, Kefir, alkoholische Getränke, Bier, Kefir, Rohwurst

A Säuerungsvermögen und Schnittfestigkeit 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.

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

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

Organismen-Spezies, die als Starterkulturen bei der Wurstherstellung eingesetzt werden: Verwendungszweck Bakterien Staphylococcus carnosus Micrococcus varians Lactobacillus sake Pediococcus alimentarius Rohwurst/Rohschinken Rohwurst Hefen Debaryomyces hansenii Candida famata Streptomyceten Streptomyces griseus Schimmelpilze Penicillium nalgiovense

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

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

Starterkulturen und Gentechnik  zukünftig mögliche Einsatzbereiche 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