Informationen zur Mikrobiologie

 

Pathogene Mikroorganismen

Auf und in Nahrungsmitteln leben unglaublich vielfältige  Mikroorganismen. Die WHO hat eine Liste von mehr als 250 Arten von Nahrungsmittelinfektionen zusammengestellt. Zwei Bakterienarten treten in letzter Zeit häufig auf, Salmonellen und Listerien.

a) Salmonellen

Salmonellen sind in der Natur weit verbreitet; auch wenn sie im gesamten Tierreich vorkommen, betreffen sie doch hauptsächlich die Geflügelzucht. Sie sind im Verdauungstrakt von Menschen und Tieren anwesend und werden durch deren Ausscheidungen an die Außenwelt abgegeben. Werden diese spezifischen pathogenen Bakterien durch fäkalienbehaftetes Wasser oder Nahrungsmittel aufgenommen, rufen sie Krankheiten hervor (fäkale Kontamination). In den Entwicklungsländern sind Salmonellen die Hauptursache der Kindersterblichkeit und in den Industrieländern bleiben sie eine ständige Gefahrenquelle.

 


 

In den meisten Fällen rufen Salmonellen lebensmittelbedingte Toxi-Infektionen hervor. Sie gelangen durch die Aufnahme von kontaminierten Nahrungsmitteln (rohe oder unzureichend gekochte Eier, Mayonnaise, Kremtorte, Wurst, Fleisch) in den Körper; meistens erfolgt die Kontamination durch Eier und mit Eiern hergestellte Produkte. Die Aufnahme von Salmonellen, die sich in einem Nahrungsmittel vermehrt haben, können sich diese an den Dünndarmzellen ansiedeln, falls das Inokulum die Abwehrkräfte des Darms überschreitet. Eine Infektion wird im Allgemeinen erst durch eine minimale Dosis von 10Erregern hervorgerufen. Die häufigsten Anzeichen einer Infizierung sind Erbrechen und Durchfall, beide klingen innerhalb von 2 bis 5 Tagen ab. Bei Säuglingen, immuno-depressiven und älteren Menschen kann die Infektion bedeutend schwerer verlaufen.

 

b) Listeria Monozytogenes  

Listerien sind tellurische Bakterien, die in der Umwelt (Boden, Pflanzen, Süβ-und Meerwasser) weit verbreitet sind und sich als sehr resistent erweisen (mehrere Jahre bei +4° C). In der Nahrung kommt Listeria Monozytogenes in häufig stark kontaminierten Milchprodukten vor: Frischmilch (45% der Kontamination), Käse sowohl aus pasteurisierter wie auch aus nicht pasteurisierter Milch.

Eine korrekt durchgeführte Pasteurisierung tötet die Listerien ab: die Verunreinigung nach der Pasteurisierung wird durch mangelnde Hygiene während der Reifung verursacht. Listeria Monozytogenes findet sich außerdem in Fleischprodukten (41% des tiefgefrorenen Hackfleischs,  32% der rohen Wurst, 60% des geräucherten Fischs). Die Bakterien vermehren sich bei Temperaturen unter 4° C, was die längere Aufbewahrung der Lebensmittel problematisch gestaltet. Ob eine Listeriose als Krankheit manifest wird, scheint vom Zusammenspiel verschiedener Faktoren abzuhängen: besondere Virulenz bestimmter Stämme, Kontamination durch ein massives   Inokulum , Immunsystem des Trägers. Listerien dringen über den Verdauungstrakt ein.

Listeriose befällt Menschen und Tiere. Besonders gefärdet sind:
- Schwangere. Die Krankheit ist für die Mutter ungefährlich, ruft jedoch Fehl– oder Frühgeburten von Säuglingen hervor, die dann unter einer Blutvergiftung leiden.
- Ältere und immuno-depressive Menschen. Bei ihnen tritt Listeriose 300 mal häufiger auf als bei der restlichen Bevölkerung.

Verwendung der Mikroorganismen für die Ernährung

Manche Bakterien spielen eine sehr nützliche Rolle für die Ernährung. Als Louis Pasteur geboren wurde, hatte man keine Ahnung, warum aus Traubensaft Wein wird und wie Wasser und Mehl zu Brot werden, doch hatte der Mensch bereits in der Vorzeit gelernt, Brot und Wein herzustellen. Während seiner Arbeiten zur Vergärung fand Pasteur heraus, dass der Gärprozess von Mikroorganismen hervorgerufen wird. Er beobachtete vergärte Stoffe unter dem Mikroskop und entdeckte, dass sich auf der Oberfläche von saurer Milch kleine Blasen bilden und vermehren. Daraufin entnahm er Proben, mit denen er frische Milch anreicherte und dadurch eine sofortige Milchsäurevergärung hervorrief. Nach und nach wies er nach, dass Milch, Traubensaft und mit Wasser angereichertes Mehl nur dann vergären, wenn sie in Kontakt mit in der Luft enthaltenen Mikroorganismen kommen. Steht den Mikroorganismen kein Sauerstoff zur Verfügung, bauen sie zu ihrer Ernährung organische Moleküle, meistens Glukose, ab. Die Vergärung ist also ein teilweiser Abbau von Molekülen und das übriggebliebene Produkt (Äthylalkohol, Milchsäure...) verändert den Geschmack und die Textur des Nahrungsmittels.

a) Joghurt

Im Jahre 1908 entdeckten die Mikrobiologen die positiven Eigenschaften von Milchsäurebakterien. Der spanische Apotheker Daniel Carasso (nach dem „Danone" benannt wurde) fragte sich, wie man als verdauungsfördernd bekannte vergärte Milch in die tägliche Ernährung einbauen könnte. 1929 erfand er das Rezept für den ersten industriell hergestellten Joghurt, das einfachste aller vergärten Lebensmittel. Abgekochte oder sterilisierte Milch wird mit Bakterien in Gläsern vermischt und bei geeigneter Temperatur stehen gelassen.


b) Die Käseherstellung  

Als Beispiel sei der aus Schafmilch hergestellte Roquefort angeführt. Die Milch wird auf 32° C erwärmt und dann mit Lab versetzt. Lab kommt natürlich in den Mägen von Milchkälbern vor und besteht aus zwei verschiedenen Enzymen, darunter Pepsin. Nur mit Hilfe dieses Enzyms sind die Kälber imstande, die Milch zu verdauen. Der Milch wird außerdem ein mikroskopischer Pilz zugesetzt, Penicillium Roqueforti aus der Familie der Schimmelpilze. Anschließend lässt man den Käse abtropfen und in Kellern reifen. Die Keller besitzen ein ideales Mikroklima für die Vermehrung dieser Schimmelpilze: konstante Temperatur von 8° C und hohe Luftfeuchtigkeit.
In den Käse werden Löcher gestochen, um das Entweichen von CO2 während der Gärung zu gewährleisten.
Der Mikroorganismus vermehrt sich derartig schnell, dass die Vermehrung künstlich verlangsamt werden muss, da sonst nicht viel Käse übrig bleiben würde.
Zu diesem Zwecke wird jeder einzelne Roquefort in eine Zinnfolie eingepackt, die die Zufuhr von Sauerstoff unterbindet. Durch den Sauerstoffmangel wird der Pilz gezwungen, seine Aktivität zu drosseln, was seine Vermehrung verlangsamt.


c) Hefe

Die Eigenschaften von Hefe werden beim Vorgang der natürlichen Vergärung sichtbar. Man macht sie sich seit der Antike nutzbar. Erst zwischen 1857 und 1863 wies Louis Pasteur die Rolle der Hefe bei der Vergärung nach und schloss daraus, dass es sich um Mikroorganismen handelte. Der Verbraucher kennt vor allem zwei Hefearten:
- frische Hefe ist ein mikroskopischer Pilz, Saccharomyces cerevisiae, der hauptsächlich zum Brotbacken verwendet wird. Durch Sauerstoffzufuhr verwandelt die Hefe Zucker in Wasser und CO2. Wird Hefe zu glutenreichem Mehl gegeben, wird das CO2 im Gluten „eingesperrt", der Teig „geht".
-  „Backpulver" ist ein weißes Pulver, meist ein Natronderivat, das auf die Zugabe von Wasser und Wärme mit der Ausscheidung von CO2 reagiert: der Teig geht. Diese „Hefe" benutzt keine Mikroorganismen und ruft keine Vergärung hervor. Sie kann für die Zubereitung von Brot nicht verwendet werden, da zu wenig CO2 ausgeschieden wird und eine luftige Struktur des Brotes nicht gewährleistet werden kann.