Mikrobielle anti-Listeria-Aktivitäten zum Schutz von Fleisch- und Fischprodukten

Milchsäurebakterien sind vielversprechend für Biocontrol-Konzepte in Clean Labeling-Strategien

  • Abb. 1: Susette Freimüller Leischtfeld (wissenschaftliche Mitarbeiterin), Andrea Tönz (wissenschaftliche Assistentin) und Prof. Dr. Susanne Miescher Schwenninger Leiterin Forschungsgruppe Lebensmittelbiotechnologie (v.l.n.r.). Abb. 1: Susette Freimüller Leischtfeld (wissenschaftliche Mitarbeiterin), Andrea Tönz (wissenschaftliche Assistentin) und Prof. Dr. Susanne Miescher Schwenninger Leiterin Forschungsgruppe Lebensmittelbiotechnologie (v.l.n.r.).
  • Abb. 1: Susette Freimüller Leischtfeld (wissenschaftliche Mitarbeiterin), Andrea Tönz (wissenschaftliche Assistentin) und Prof. Dr. Susanne Miescher Schwenninger Leiterin Forschungsgruppe Lebensmittelbiotechnologie (v.l.n.r.).
  • Abb. 2: Listerien in log KBE/g nach 48 h Inkubation im Fleischmodell mit und ohne Schutzkulturen. L: Listeria monocytogenes; St: Starterkultur; rot: Mittelwert + 95 %; blau: Standardabw. (n=3). ANOVA (P=9.998E-6) u. Post-Hoc-Test (grüne Buchstaben).
  • Abb. 3: Würste im Labormaßstab, hergestellt für den Challenge Test.

Milchsäurebakterien sind bekannt für eine spezies- und stammesspezifische Bildung antimikrobieller Stoffwechselprodukte. Sie sind daher vielversprechend für die Anwendung in Biocontrol-Konzepten, die in einer Clean Labeling-Strategie auf eine erhöhte Lebensmittelsicherheit bei gleichzeitig reduziertem Einsatz künstlicher Zusatzstoffe abzielen. Listeria monocytogenes gilt als Hochrisikoorganismus in verschiedenen Lebensmitteln, einschließlich Fleisch- und Fischprodukten.

Basierend auf diesen Grundlagen wurden in einem Innosuisse-Projekt anti-Listeria aktive Schutzkulturen entwickelt.

284 Milchsäurebakterien wurden auf einem fleischähnlichen Nährmedium (Meat Simulation Medium; MSM+) bei Temperaturen von 8 °C bis 37 °C bezüglich einer Unterdrückung der relevanten Serotypen von L. monocytogenes, 1/2a, 1/2b und 4b überprüft. Dabei zeigten 51 Stämme eine starke anti-Listeria-Aktivität, 13 der 51 Stämme hemmten zusätzlich weitere fleischrelevante Verderbs- und pathogene Keime, was ein großes Potenzial für eine Schutzkultur mit breiter Hemmwirkung bedeutet.

Um das Anwendungspotenzial in Rohwürsten abschätzen zu können, wurden die 51 Stämme bezüglich ihrer Toleranz gegenüber den Bedingungen der Reifung untersucht. Dabei hatten die höchste Konzentration an Essigsäure (3 %) und Natriumchlorid (0 %) sowie der niedrigste pH-Wert (4,5) den deutlichsten Einfluss. Mit wenigen Ausnahmen verringerten Nitrit, auch in höheren Konzentrationen (150 ppm), und die Gewürzmischung (10 g/l) das Wachstum der Stämme im Vergleich zu Kontrollen um maximal 50 %.

Die 51 Stämme wurden schließlich mit MALDI TOF-MS und 16S rDNA Sequenzanalyse identifiziert und konnten gemäß QPS-Liste (EFSA) sicheren Spezies zugeordnet werden.

Aufgrund einer unerwünschten Hemmung von Starterkulturen mussten 6 der verbleibenden 42 Stämme ausgeschlossen werden. Die verbleibenden 36 Stämme wurden in einem Challenge Test im Fleischmodell mit 20 g Hackfleisch und einem die Rohwurstreifung simulierenden Temperaturprofil getestet. Fünf Stämme zeigten dabei eine signifikante Hemmung des Wachstums von L. monocytogenes (um bis zu 3 log KBE/g; Abb. 2), zwei der fünf Stämme (DH42 und DH25) zusätzlich eine Verzögerung des Wachstums von Salmonella enterica und Enterococcus faecalis.

In einem Challenge Test in Rohwurst im Labormaßstab (Abb. 3) wurde die Hemmung von L. monocytogenes durch DH42 und DH25 bestätigt, ebenso in einem Proof of Concept auf Lachs.

Lagerversuche bei 8 °C zeigten, dass DH25 auch bei tiefen Temperaturen das Wachstum von L. monocytogenes im Fleischmodell unterdrückte, was ein großes Potenzial für eine spätere Anwendung bedeutet. Ebenso konnte die anti-Listeria-Aktivität der gefriergetrockneten, lagerstabilen Kultur im Fleischmodell bestätigt werden. Eine Genomsequenzierung bestätigte schließlich die Identifizierung von DH25 als Leuconostoc carnosum und zeigte gleichzeitig keine Antibiotikumsresistenzgene, Pathogenitäts- oder Virulenzfaktoren. Der Stamm Lc. carnosum DH25 hat somit ein großes Potenzial für eine anti-Listeria-Schutzkultur in Fleisch- und Fischprodukten und konnte dem Hauptumsetzungspartner übergeben werden. An der ZHAW in Wädenswil (Schweiz) wird aktuell die Bakteriozinbildung des Stammes untersucht.

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