Lebensmittelmikrobiologie

Die Lebensmittelmikrobiologie ist ein Zweig der Mikrobiologie und befasst sich mit den Wechselwirkungen zwischen Mikroorganismen und Lebensmitteln. Sie ist deshalb auch als ein Zweig der Angewandten Mikrobiologie zu bezeichnen.

Mikroorganismen können im Zusammenhang mit Lebensmitteln als nützlich oder als schädlich angesehen werden. Nützlich sind sie, wenn sie zur Herstellung von Lebensmitteln dienen, selbst als Lebensmittel dienen oder bei der Lebensmittelanalytik eingesetzt werden. Schädlich sind sie, wenn sie Lebensmittel verderben oder wenn pathogene Mikroorganismen durch Lebensmittel übertragen werden.

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Herstellung von Lebensmitteln mit Hilfe von Mikroorganismen

Beispiele von Lebensmitteln, bei deren Herstellung Mikroorganismen genutzt werden:

• Milchprodukte wie Joghurt und ähnlich Sauermilchprodukte, Saure Sahne, Käse (Milchsäurebakterien, Kefirhefen, Propionibacterium, Brevibacterium linens Rotschmierebakterium, Penicillium camemberti Weißschimmel, Penicillium roqueforti Blau- oder Edelschimmel)
• Sauerkraut, Salzgurken und andere Sauergemüse (Milchsäurebakterien)
• Essig (Essigsäurebakterien: Acetobacter, Gluconobacter)
• Alkoholische Getränke wie Bier (Bierhefe Saccharomyces cerevisiae), Wein (Weinhefen), Pulque (Zymomonas mobilis), Sake (Aspergillus oryzae, Sake-Hefen)
• Weißgebäck (Backhefe Saccharomyces cerevisiae)
• Sauerteigbrot (Milchsäurebakterien)
• Pökelfleisch (Nitrat-reduzierende Kokken, Milchsäurebakterien, Enterococcus faecium, Vibrio-Arten, halotolerante Hefen)
• Rohwürste (Milchsäurebakterien, nitratreduzierende Kokken, Streptomyces griseus, Penicillium nalgiovense)

Mikroorganismen als Lebensmittel

Beispiele für Mikroorganismen, die als Lebensmittel verwendet werden:

• Mikroalgen wie Scenedesmus und Chlorella werden in Massen kultiviert und als diätische Lebensmittel oder als Lebensmittel-Zusätze verwendet
• Das Cyanobakterium Spirulina wird aus afrikanischen Seen abgefischt und dort gegessen, in Europa als diätisches Lebensmittel verwendet
• Backhefe (Saccharomyces cerevisiae) und daraus hergestellte Hydrolysate („Extrakte“) werden als diätische Lebensmittel verwendet
• Speisepilze: Große Fruchtkörper von vielen Basidiomyceten (Ständerpilzen) und einigen Ascomyceten (Schlauchpilzen) werden als Nahrungsmittel verwendet.

Lebensmittel- oder Mikroorganismen-spezifischer Verderb

Beispiele von Lebensmittel-Verderb, der spezifisch ist für bestimmte Lebensmittel oder für die verursachenden Mikroorganismen::

• Säuerung von Milch durch Milchsäurebakterien
• Verderb ungenügend erhitzter Dosenkonserven durch anaerobe Bakterien, die sehr hitzeresistente Endosporen bilden, zum Beispiel die Gattung Clostridium
• Ranzigwerden von Butter durch Lipase-bildende Bakterien wie Pseudomonas fragi und P. fluorescens
• Weichwerden von Gemüse durch Bakterien, die Pektinasen, Hemicellulasen oder Cellulasen bilden und damit die Mittellamellen der Pflanzengewebe auflösen, zum Beispiel Erwinia carotovora
• Fädenziehen von Cerealien durch Bacillus subtilis
• Schleimbildung und Honiggeruch in Bier durch Pediococcus cerevisiae („Biersarcinen“)
• Säuerung von Wein durch Essigsäurebakterien
• Rote Flecken auf Backwaren durch Bildung von Serratia marcescens-Kolonien („Wunder der blutenden Hostie“)

Mikrobielle Lebensmittel-Vergiftungen

Bei Stoffwechseltätigkeit, Wachstum und Vermehrung in Lebensmitteln bilden einige Mikroorganismen Toxine. Beispiele für Lebensmittel-vergiftende Mikroorganismen:

• Staphylococcus aureus und andere S.-Arten (grampositive, kugelförmige Bakterien)
• Clostridium botulinum (grampositives, endosporenbildendes, anaerobes Bakterium, verursacht Botulismus)
• Clostridium perfringens (grampositives, Endosporen-bildendes, anaerobes Bakterium)
• Bacillus cereus (grampositives, Endosporen-bildendes, aerobes Bakterium)
• einige Stämme von Bacillus subtilis (grampositives, Endosporen-bildendes, aerobes Bakterium)
• Aeromonas hydrophila (gramnegatives, fakultativ anaerobes Bakterium)
• einige Schimmelpilze bilden Toxine, zum Beispiel Aflatoxin,
• Vergiftung von als Lebensmittel verwendeten Meerestieren durch toxische Algen wie Gonyaulax catenella und G. tamarensis (Dinophyceae) und durch Toxin-bildende Bakterien

Lebensmittel als Überträger pathogener Mikroorganismen

Beispiele für pathogene Mikroorganismen, die durch Lebensmittel übertragen werden:
- Bakterien:

• Salmonella-Arten, Verursacher von Diarrhöen, Typhus, Paratyphus
• Shigella-Arten, Erreger von Ruhr
• pathogene Stämme des Darmbakteriums Escherichia coli wie EPEC (enteropathogen), EHEC (enterohämorhagisch), EIEC (enteroinvasiv), ETEC (enterotoxisch); (die jeweils beiden letzten Buchstaben EC stehen für Escherichia coli)
• Yersinia enterocolitica, Erreger von Enteritiden, u. U. Arthritis als Spätfolge
• Vibrio cholerae, Erreger der Cholera
• Vibrio eltor, Erreger choleraähnlicher Erkrankungen
• Vibrio parahaemolyticus, Erreger akuten Brechdurchfalls, u. U. Septikämie
• Aeromonas, Plesiomonas, Erreger von Gastroenteritiden
• Listeria monocytogenes, Verursacher von Meningitis, Enzephalitis, Granulomen, Fehl- und Frühgeburten und anderen Erkrankungen
• Campylobacter jejuni, Erreger von Gastroenteritiden, besonders in tropischen Ländern

- Protozoen:

• Lamblia intestinalis, Verursacher von Dysenterien
• Entamoeba histolytica, Verursacher von Dysenterien

- mehrere Viren, die verschiedene Krankheiten verursachen, besonders Picorna-, Reo-, Arena-, Arbo-, Norwalk- und Adeno-Viren

Maßnahmen gegen schädliche Wirkungen von Mikroorganismen

Beispiele für die Verhinderung oder Verzögerung von mikrobiellem Verderb von Lebensmitteln:

• Sterilisation durch Erhitzen, zum Beispiel Dosenkonserven
• Verminderung der Mikroorganismen-Konzentration durch Erhitzen (Pasteurisieren, und ähnliche Verfahren)
• Abtöten aller Mikroorganismen oder Verminderung der Mikroorganismen-Konzentration durch Bestrahlung mit Gammastrahlung, Ultraviolettstrahlung
• Konservierung durch Kühlen
• Konservierung durch Trocknen (Erniedrigung der Wasseraktivität)
• Konservierung durch Salzen (Erniedrigung der Wasseraktivität)
• Konservierung durch Säuern (zum Teil mit Hilfe von Bakterien)
• Konservierung durch Räuchern
• Konservierung durch Zusatz von Konservierungsstoffen, die die Aktivität von Mikroorganismen hemmen oder sie sogar abtöten

Maßnahmen zur Verhinderung der Kontamination von Lebensmitteln mit pathogenen, toxischen oder Lebensmittel-verderbenden Mikroorganismen:

• Sauberkeit bei der Herstellung und Verarbeitung von Lebensmitteln
• Fernhalten von Kontaminationsquellen
• Personalhygiene
• Reinigung und Desinfektion von Räumen und Geräten

Literatur

• Johannes Krämer: Lebensmittel-Mikrobiologie, 4. Aufl., UTB Uni-Taschenbücher 1421, 2002, ISBN 3-8252-1421-4
• Gunther Müller, Herbert Weber: Mikrobiologie der Lebensmittel – Grundlagen, 8. Aufl. Behr’s Verlag, Hamburg, 1996, ISBN 3-86022-209-0
• Thomas J. Montville, Karl R. Matthews: Food microbiology: an introduction, ASM Press, Washington DC, 2004, ISBN 1-55581-308-9
• Michael P. Doyle, Larry R. Beuchat, Thomas J. Montville, Karl R. Matthews: Food microbiology: fundamentals and frontiers, ASM Press, Washington DC, 2001, ISBN 1-55581-208-2
• W. Holzapfel: Lexikon Lebensmittel-Mikrobiologie und –Hygiene, 3. Aufl., Behr’s Verlag, Hamburg, 2004, ISBN 3-89947-048-6
• Jürgen Baumgart (Hrsg.) u. a. Autoren: Mikrobiologische Untersuchung von Lebensmitteln, 3. Aufl. Behr’s Verlag, Hamburg, 1993, ISBN 3-86022-114-0
• Heribert Keweloh: Mikroorganismen in Lebensmitteln, 1. Aufl., Pfanneberg-Verlag, Haan-Gruiten, 2006, ISBN 3-8057-0527-1

Siehe auch Lebensmittel, Mikrobiologie