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Impressum
Hochdruckinaktivierung von Mikroorganismen in fetthaltigen Lebensmitteln
Projekt
Förderkennzeichen: AiF 17463 N
Laufzeit: 01.01.2013
- 31.12.2016
Fördersumme: 249.950 Euro
Forschungszweck: Angewandte Forschung
Die Anwendung von hydrostatischem Hochdruck
ermöglicht eine Reduktion des mikrobiologischen
Risikos bei Lebensmitteln bei gleichzeitigem
Erhalt vieler wertgebender Inhaltsstoffe,
wie Farben, Aromen und Vitamine. Hierbei wirkt
der hohe Druck direkt und instantan als physikalische
Größe, aber auch indirekt über die adiabatische
Erwärmung beim Druckaufbau.
Die Wirkung von Hochdruck wird insbesondere
über strukturelle Veränderungen an Makromolekülen,
wie Proteinen, Lipiden oder Polysacchariden,
vermittelt, die letztlich für die Inaktivierung
von vegetativen Mikroorganismen und
bakteriellen Endosporen verantwortlich sind. Da
die Inaktivierungskinetiken von vegetativen Mikroorganismen
und insbesondere von bakteriellen
Endosporen jedoch nicht immer linear verlaufen,
können Subpopulationen die Hochdruckbehandlung
überleben. Deren Wachstum bzw.
Auskeimung und Wachstum und damit Verderb
und ggf. eine Toxinbildung kann durch weitere
Hürden in der Prozessgestaltung (hohe Temperatur)
oder Lagerung (Kälte, niedriger pH- oder aw-
Wert, oder bestimmte Lebensmittelinhaltsstoffe)
verhindert werden. Die Einbettung von Mikroorganismen
in eine Lebensmittelmatrix hat oft protektive
Wirkung im Vergleich zu wässrigen Modellsystemen.
Die Inaktivierung von
Mikroorganismen mittels sowohl thermischer als
auch alternativer Verfahren, wie Hochdruck,
kann durch die Anwesenheit von Makromolekülen
wie Nahrungsfetten oder auch osmotisch aktiver
Moleküle (Saccharose, NaCl) stark beeinträchtigt
werden.
Während es zahlreiche Untersuchungen zur HDInaktivierung
vegetativer Mikroorganismen und
bakterieller Endosporen in wässrigen Umgebungen
(Modellsuspensionen, Fruchtsäfte, Gemüse,
Fleisch) gibt, so existieren bislang nur spärliche
Daten zu ölhaltigen Lebensmitteln oder Emulsionen.
Zu diesen gehören jedoch viele, hinsichtlich
Sensorik, Verbraucherfreundlichkeit und Wertschöpfung
interessante Produkte mit eingeschränkter
Haltbarkeit, wie Fleischwaren, Mayonnaisen,
Salat- und Cocktailsaucen oder
Convenienceprodukte. Systematische Untersuchungen
zur Auswirkung von Hochdruck auf die
Inaktivierung vegetativer Bakterien und Endosporen
in ölhaltigen Lebensmitteln und Emulsionen
fehlen bislang.
Ziel des Forschungsvorhabens ist es daher, den
Einfluss des Fettgehalts von Lebensmitteln auf
die Hochdruckinaktivierung von Mikroorganismen
zu ermitteln. Aufgrund der vorrangigen
wirtschaftlichen Bedeutung stehen hierbei
Milchsäurebakterien im Fokus, die auch im Kalten
und bei tiefem pH wachsen und damit den Lebensmittelverderb begründen. Als Voraussetzung
für eine effektive Implementierung der
Hochdruckbehandlung in den Prozessablauf und
die Abschätzung einer möglichen Toleranzentstehung
soll der Beitrag einer molekularen Anpassung
von Mikroorganismen an die Umgebungsbedingungen
einem Schutzeffekt durch
Lipide oder die Anlagerung an Grenzflächen gegenübergestellt
werden. Des Weiteren soll gezeigt
werden, in welchem Maße sich Zusammenhänge,
die für vegetative Zellen gefunden
wurden, auf Sporen übertragen lassen.
Wirtschaftliche Bedeutung:
Die Ergebnisse können sowohl von Unternehmen
der Fleischwarenindustrie als auch von Herstellern
von Feinkost, Suppen, Brühen und Konzentraten,
Fertiggerichten, Essig und Senf, Desserts und anderen
kulinarischen Produkten genutzt werden.
Sie eröffnen die Möglichkeit einer Verbesserung
der Produktsicherheit und -qualität fetthaltiger Lebensmittel
inkl. Emulsionen, einer Erhöhung der
Absatzchancen sowie der Gestaltung innovativer
Produktkonzepte durch eine Hochdruckbehandlung.
Durch die proaktive Entwicklung dieser
Technologie können Unternehmen stringentere
Hygienevorgaben erfüllen, ohne Abstriche an der
Produktqualität einzuräumen. Durch eine Verlängerung
der Haltbarkeit können eine höhere Planungssicherheit
der Produktion erreicht und neue Absatzmärkte
erschlossen werden. Durch die
Verfahrensentwicklung und die Festlegung von
„food safety objectives“ für die Eliminierung von
sicherheitsrelevanten Leitkeimen besteht die Möglichkeit,
die Hochdruckbehandlung als wettbewerbsfähiges
Haltbarmachungsverfahren nutzbar
zu machen. Eine Hochdruckbehandlung in der
Endverpackung schließt eine Rekontamination des
Produktes zuverlässig aus.
Die im Rahmen des Vorhabens erarbeiteten systematischen
Daten zur HD-induzierten Inaktivierung
von vegetativen Mikroorganismen und bakteriellen
Endosporen in fetthaltigen Lebensmitteln
können den industriellen Anwendern und Behörden
als Basis dienen, um hieraus die für eine Zulassung
erforderlichen Tests abzuleiten und damit die
Markteinführung neuer hochdruckbehandelter Lebensmittelgruppen
mit hoher Wertschöpfung zu
ermöglichen.
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Lebensmittelchemie
- Verfahrenstechnik Lebensmittel
