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Gewinnung, Charakterisierung und Einsatz von Chitinasen aus kälteangepassten Bakterien zur Konservierung von flüssigen, halbfesten und festen Lebensmitteln - vor allem Backwaren

Projekt

Ernährung und Verbraucherschutz

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Ernährung und Verbraucherschutz


Förderkennzeichen: AiF 380 ZN
Laufzeit: 01.01.2011 - 31.12.2013
Fördersumme: 418.500 Euro
Forschungszweck: Angewandte Forschung

Die Ansprüche der Verbraucher an die Haltbar-keit von Lebensmitteln sind in letzter Zeit stark gestiegen, da der Weg von den Produzenten zu den Endverbrauchern immer länger wird und die Konsumenten Produkte kaufen wollen, die auch nach dem Kauf noch über eine entsprechende Haltbarkeit verfügen. Haltbarkeitsverlängerungen bei Lebensmitteln können auf sehr unterschiedliche Weise erzielt werden, wobei man physikalische, chemische oder mikrobiologische Verfahren mit mehr oder weniger großen Nachteilen einsetzt. So wird bei physikalischen Verfahren ein z.T. sehr hoher Aufwand betrieben, um eine entsprechende Produktsicherheit zu gewährleisten (z.B. thermische Pasteurisation, UV-Strahlung, IR-Entkeimung, Hochdruckbehandlung, Hochintensitätslicht, Mikrowelle). Häufig werden Lebensmittel getrocknet, Frischprodukte mit Schutzgas begast oder dem Produkt Hitze bzw. Kälte zugeführt, so dass keine optimalen Bedingungen mehr für ein Mikroorganismenwachstum herrschen. Die meisten dieser Verfahren sind wegen des notwendigen apparativen und energetischen Aufwands allerdings sehr kostenintensiv und die behandelten Lebensmittel qualitativ oft stark verändert. Bei chemischen Konservierungsmethoden werden natürliche und traditionelle, meist synthetisch hergestellte Konservierungsstoffe zugesetzt. Ebenso häufig kommen Antioxidantien oder Chelatbildner zum Einsatz. Derartige Stoffgruppen müssen oftmals mittels E-Nummern kenntlich gemacht werden (z.B. Zitronensäure (E 320) oder Sorbinsäure (E 200). Schimmelpilze auf Backwaren oder Fleischerzeugnisse werden heutzutage mit Konservierungsmitteln, wie Sorbate, Propionate, Acetate, Benzoate oder p-Hy-droxybenzoate, kontrolliert. Diese traditionellen Zusätze werden zunehmend von den Verbrauchern abgelehnt, so dass intensiv nach Alternativkonzepten zur Konservierung gesucht wird. Verbindungen, wie Bacteriocine, Lactoferrin, Zimtaldehyd (Zimt) oder allgemein 'natural antimicrobials', konnten bislang identifiziert und als wirksam detektiert werden, sind jedoch schlecht verfügbar, teuer und häufig nicht geschmacksneutral. Im Falle einer mikrobiologischen Konservierung (natürliche Konservierung) werden Lebensmittelmassen fermentiert (z.B. Sauerteig, Yoghurt, Sauerkraut, Bier etc.) oder es werden sog. Schutzkulturen zugesetzt, die für eine ausreichende Produktsicherheit im mikrobiologischhygienischen Sinne sorgen, indem sie z.B. neben Milch- und Essigsäure auch weitere microbizidwirkende Stoffe, wie Wasserstoffperoxyd, Diacetyl, Bakteriocine, Phenylmilchsäure etc., produzieren. Diese natürlichen Methoden sind wirksam, allerdings äußerst produktspezifisch und sensorisch meist ebenfalls nicht neutral. Eine bisher kaum angewendete Möglichkeit ist der Einsatz von speziellen, microbizid operierenden Enzymen, wie z.B. dem Enzym Chitinase, das insbesondere gegen Schimmelpilze wirkt, da es das Chitin in der Zellwand von Pilzen hydrolysiert und so die Pilzentwicklung stoppt. Durch eine direkte Zugabe von Chitinasen zu Lebensmitteln (z.B. Teige, Massen, Füllungen, Gebäck) oder durch das Aussprühen von Lebensmittel-Verpackungen könnte das Wachstum von Schimmelpilzen, welches zudem oft mit einer Mykotoxinbildung einhergeht, verhindert und so die mikrobielle Haltbarkeit deutlich verlängert werden. Das Verfahren hätte viele Vorteile, denn Chitinasen verändern nicht die Qualität des Lebensmittels, sind einfach einzusetzen, energetisch günstig und im Unterschied zu synthetischen Fungiziden gesundheitlich weitgehend unbedenklich. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, bakterielle, kälteaktive Chitinasen zu identifizieren, die einfach und preiswert zu produzieren sind und durch deren Zusatz eine Schimmelpilzentwicklung in Lebensmitteln verhindert wird. Damit soll ein von der Natur abgeschautes, antifungales Konservierungskonzept für Lebensmittel, insbesondere Backwaren, etabliert werden. Das Vorhaben schafft die Grundlagen einer neuen innovativen Konservierungsmethode.

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