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Bildung sicherheits- und aromarelevanter Metabolite durch Starterorganismen in der Rohwurstreifung

Projekt

Ernährung und Verbraucherschutz

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Ernährung und Verbraucherschutz


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- AiF 16608 N 2 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.

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