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Lebensmittelmikrobiologie (Fach) / Konservierung (Lektion)
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- Wirkungsweise der Konservierung Erhitzen Durch das Erhitzen wird der für das MO zum Leben mögliche Temperaturbereich verlassen. Durch hohe Temperaturen können Proteine denaturieren oder die Zellmembran kann irreversibel geschädigt werden aw-Wert senken Durch Salzen, Pökeln, Zuckerung oder Räuchern. Dem MO steht kein Wasser mehr zu Verfügung Kühlen/Gefrieren Der MO wird nicht abgetötet. Es wird lediglich in seinem Wachstum verlangsamt oder gestoppt (Verlassen des optimalen Temperaturbereiches, kein freies Wasser zur Verfügung) Bestrahlen ist theoretisch möglich, spielt in der EU bei LM keine Rolle, da Bestrahlung gekennzeichnet werden muss (unverkäuflich)
- Kühlen Temperaturerniedrigung Unterschreiten der Wachstumsspanne der (meisten) Organismen (Membranverfestigung!) 5 – 10 °C mesophile -5 – 35 °C psychrotrophe -5 – 20 °C psychrophile (angepasst an tiefe Temperaturen) minimale Wachstumstemperaturen C. perfringens 15 - 20 °C C. botulinum Gruppe I 10 - 15 °C Salmonellen 7 - 10 °C Staph. aureus 6 - 7 °C C. botulinum Gruppe II 3,0 - 3,3 °C B. cereus 4 - 5 °C E. coli 1 - 4 °C L. monocytogenes 0 °C
- Einfrieren · Dauerhafte Konservierung bei – 18 °C Kerntemperatur (kein freies Wasser steht mehr zu Verfügung!) · Bei niedrigeren Temperaturen können sich Wassertaschen bilden mit flüssigem Wasser (durch hohe Salzkonzentrationen!) · Kritisch: Einfrieren / Auftauen Am besten: im Kühlschrank Auftauen (ansonsten intensiven Wachstum an Oberfläche bei Zimmertemperatur) · Enzymaktivitäten (z.B. Lipase, Proteasen) können noch vorhanden sein
- Hitzebehandlung z.B. Kochen: Zufuhr von Hitze durch Wasser als Übertragungsmedium · Garen · Kochen · Pasteurisieren (< 100 °C) o 65 °C, 30 min o 71 – 75 °C, 5 – 10 min (Milch 40 s) o 85 – 90 °C, 20 s · Sterilisation/Autoklavieren: 115 – 135 °C Standardautoklaviertemperatur: 250 °F = 121,1 °C
- Hitzewirkung bei MO · Steigerung der Membranfluidität o Verlassen des Viskositätsmedium o Leckage (Membran wird undicht) > Zusammenbruch des Protonengradienten (Energiespeicher) > tödlich für die Zellen · Denaturierung von Proteinen · Aufschmelzen der DNA → hyperthermophile MO sind angepasst!
- D-Wert Zeit, um eine Bakteriensuspension auf 1/10 der Ausgangszellzahl zu reduzieren (Dezimale Reduktionszeit) Temperaturabhängig! (Index im D-Wert gibt die Temperatur an, z.B. D70) D = t / (log(a)-log(b)) Da logarithmische Betrachtung, kann die Zellzahl nie 0 werden! (Nähert sich nur der 0 an!) Sterilität: Zellzahl < 1 Je höher der D-Wert, desto höher die Hitzeresistenz des MO Je höher der Anfangskeimgehalt, desto mehr Zeit ist zur Sterilisation notwendig. Je höher die Temperatur, desto höher die Absterbekinetik, desto geringer der D-Wert
- z-Wert notwendige Temperaturerhöhung, um D-Wert auf 1/10 zu reduzieren z = (T1 - T2) / (log (D1) - log(D2)) D2 und T2 = niedrigere Werte Faustregel: z = 10 (Überschlagen, dass meistens eine Temperaturerhöhung von 10 °C ausreicht)
- Einfluss auf die Hitzeresistenz · Wachstumsphase o Im Wachstum empfindlicher · Medium/LM o Fett/Eiweiß erhöhen Resistenz (geringerer Wassergehalt) o Wasser erhöht Wärmeübergang · pH o Wenn nicht im Optimum, stressen andere Faktoren mehr o Hitzelabiler · aw-Wert · Schutzstoffe
- L-Wert Letalitätswert Letale Wirkung über 1 min, bei einer bestimmten Temperatur L = 1 > 1 min bei 121 °C L = 10 > 1 min bei 131 °C L = 0,1 > 1 min bei 111 °C L = 10(T - 121,1 °C)/z Auch die Auf- und Abkühlphasen haben einen Einfluss auf das Absterbeverhalten von MO Geht mit in die Berechnung des L-Wertes ein, um Energie zu sparen Dadurch kann die Zeit der Sterilisation reduziert werden (Sterilisation nicht nur auf max. Temp.) Summe der L-Werte = F-Wert Auf LM wirkt Summe aller L-Werte
- 12-D-Konzept Bezogen auf den Leitkeim Clostridium botulinum. Um eine ausreichende Sicherheit zu erreichen, wird gefordert, dass die Anzahl der Clostridium botulinum-Sporen durch den Erhitzungsprozess um 12 Zehnerpotenzen reduziert werden muss. 1012 > 100 = 1 Steril: 10-3 12 x 0,21 min > 2,52 min
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- Trocknungsverfahren Luft/Sonne Langsam, daher gefährlich Gewürze wie schwarzer Pfeffer mit häufiger Schimmelpilzbelastung Warmluftstrom z.B. Gemüse für Trockensuppen Sprühtrocknung Einsprühen im 200 °C heißen Luftstrom in Sprühturm Milch, Säuglingsnahrung Gefriertrocknung Sehr schonend Einfrieren Im Vakuum erfolgt Wassersublimation
- Auf was werden chemische Konservierungsmittel geprüft? · Akute Toxizität (LD50) · Chronische Toxizität (Langzeit-Fütterungsversuche) · Cancerogenität · Mutagenität · Teratogenität · Biochemisches Verhalten im Körper (Resorption, Verteilung, Akkumulation, Metabolisierung, Ausscheidung)
- Säuren als Konservierungsmittel Milchsäure Ameisensäure Essigsäure Citronensäure Sorbinsäure Benzoesäure Schwefeldioxid Natriumnitrit schwache Säuren! Säuren fungieren undissoziiert besser als Konservierungsmittel als dissoziierte Säuren. Undissoziiert ist Diffusion ins Zellinnere möglich Diffusion > Dissoziation im Zellinneren > Protonengradient wird zerstört
- Was ist der Hürdeneffekt? Durch Kombination von chemischen und physikalischen Konservierungsverfahren können häufig Einzelmaßnahmen in ihrer Intensität stark reduziert werden. Auch wenn die einzelnen hemmenden Einflüsse für sich alleine nicht zur Haltbarmachung ausreichen, können sie doch in ihrer Summe zu einer optimalen Konservierung des LM führen.