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Bildung sicherheits- und aromarelevanter Metabolite durch Starterorganismen in der Rohwurstreifung
Projekt
Förderkennzeichen: AiF 16608 N
Laufzeit: 01.01.2010
- 31.12.2013
Fördersumme: 363.500 Euro
Forschungszweck: Angewandte Forschung
Trotz ihrer nahen Verwandtschaft zu pathogenen
Species, insbesondere Staphylococcus aureus,
finden sich einige Staphylococcus species
in fermentierten Lebensmitteln, insbesondere
Rohpökelware und Rohwurst, in denen sie als
Starterkulturen häufig in Kombination mit Laktobazillen
eingesetzt werden. Das von der Europäischen
Behörde für Lebensmittelsicherheit, EFSA,
vorgeschlagene „Qualified Presumption of
Safety (QPS)“-Konzept erwartet für die Anwendung
von Starterkulturen eine konkrete Wissensbasis
(Taxonomie, Abwesenheit des Potenzials
unerwünschter Wirkungen auf den
Menschen, Kenntnis der Wirkung in der industriellen
Anwendung und letztliche Verwendung –
hier lebend im Produkt). Nur für wenige Species
ist ein QPS-Status aller darin enthaltener Stämme
erkennbar, während Stämme anderer Arten
im Einzelfall umfassend bewertet werden müssen.
Für Staphylococcus-Spezies wurden kürzlich
Kriterien erarbeitet, die es erlauben, anhand
der Abwesenheit von Pathogenitätsfaktoren und
Antibiotikaresistenzen sichere Organismen nach
dem Stand der Wissenschaft auszuwählen. Im
QPS-Konzept werden ausnahmslos Einzelorganismen
bewertet, während Lebensmittelfermentationen
überwiegend durch Gemischt-
Populationen aus verschiedenen Stämmen bestimmt
werden. Erst diese bringen in ihrer
Wechselwirkung die erwünschten technofunktionellen
und sensorischen Eigenschaften hervor,
und gewährleisten die Sicherheit der Produkte
sowie die Reduktion unerwünschter Metabolite.
Die Rohwurstreifung ist ein komplexes Geschehen,
in dem endogene Fleischenzyme und die
eingesetzten Starterkulturen eine wichtige Rolle
hinsichtlich hygienischer Sicherheit, Textur,-
Farb-, Geschmacks- und Aromabildung spielen.
Im Besonderen sind die pH-Absenkung durch die
Milchsäurebakterien sowie die von den Micrococcaceae
ausgehende Lipolyse und Proteolyse
mit ihren Folgereaktionen für diese Eigenschaften
bestimmend. Während die Anwendung einzelner
Stämme Produkte mit nur geringen sensorischen
Unterschieden hervorbringt, sind
Rohwürste, in denen Micrococcaceae mit Laktobazillen
kombiniert werden, sensorisch vielfältig.
Hinsichtlich Sicherheit und Aromabildung sind
die Nitratreduktion und deren Folgereaktionen
sowie der Metabolismus von Peptiden und Aminosäuren
von besonderer Bedeutung. Zu hohe
Mengen an Nitrat oder Nitrit können z.B. im Produkt
verbleiben und es können N-Nitroso-
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verbindungen bzw. toxikologisch bedenkliche
biogene Amine gebildet werden. Letztere werden
aus denselben Vorstufen wie sensorisch bedeutsame
Substanzen gebildet. Die Reduktion
von No3
-/NO2
- ist auch ausschlaggebend für die
Haltbarkeit (Ranzigkeit bei Pizzasalamis) und für
die Farbe der Rohwurst, da Oxidationsreaktionen
an der Oberfläche dazu führen können, dass
Mb(Fe 2+)NO in MetMb(Fe 3+) übergeht, das
graubraune Verfärbungen verursacht. Zu metabolischen
Wechselwirkungen zwischen Laktobazillen
und Staphylokokken in der Rohwurstreifung
liegen trotz dieser in der Praxis häufigsten
Anwendung keine gezielten Untersuchungen
vor. Die Kombination von Pediococcus pentosaceus
und S. carnosus oder S. xylosus in Modellsystemen
für die Rohwurstfermentation zeigte,
dass der größte Teil in der Variation des flüchtigen
Metaboloms der Staphylokokken am deutlichsten
durch die Verschiedenartigkeit der
Stämme selbst, sowie über die Verfügbarkeit
von Mangan, die Temperatur und die pH-Wert-
Entwicklung während der Rohwurstreifung bestimmt
wird. Letztere hängt wesentlich von der
Stoffwechselaktivität der Milchsäurebakterien
ab, die ihrerseits vom Mangangehalt sowie von
Nitrit und Temperatur abhängt. Dies zeigt, dass
gerade die Wechselwirkung zwischen Milchsäurebakterien
und Staphylokokken der Rohwurstmatrix
bestimmend für das Gesamtmetabolitspektrum
ist, wobei der pH-Wert eine entscheidende
Mittlergröße im Verhalten dieser
Organismen zu haben scheint.
Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die metabolischen
Wechselwirkungen zwischen Milchsäurebakterien
und Staphylokokken bei der
Rohwurstfermentation und insbesondere ihre
Auswirkungen auf die Bildung sicherheits- und
aromarelevanter Metabolite zu charakterisieren.
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Verfahrenstechnik Lebensmittel