Wasseraktivität 102: Mikrobielles Wachstum

Lebensmittelhersteller müssen bei der Herstellung und Verpackung ihrer Produkte die Wasseraktivität ( Mikrobielles Wachstum ) berücksichtigen. In diesem Webinar werden Faktoren erörtert, die die Wasseraktivität beeinflussen ( Mikrobielles Wachstum), die Rolle der Wasseraktivität ( Mikrobielles Wachstum), behördliche Vorschriften ( Konformität), häufige Lebensmittelpathogene, die Festlegung einer bestimmten Wasseraktivität sowie die Hurdle-Technologie.

Mikrobielle Fehler in Lebensmittelverpackungen können zu Produktrückrufen führen, die ein Unternehmen Millionen von Dollar an Betriebsverzögerungen, Rechtskosten, medizinischen Ansprüchen, Lebensmittelrückrufaktionen, Lebensmittelentsorgung und medizinischer Versorgung kosten können. Sie können auch zusätzliche Verluste durch Reputationsschäden, entgangene zukünftige Umsätze und den Verlust des Verbrauchervertrauens verursachen.

FAT TOM: Sechs Einflussfaktoren Mikrobielles Wachstum

Sechs Hauptfaktoren beeinflussen den Mikrobielles Wachstum: Lebensmittel, Säure, Zeit, Temperatur, Sauerstoffund Feuchtigkeit. (Eine alberne, aber wirkungsvolle Eselsbrücke hierfür ist „FAT TOM“.) Die Nährstoffzusammensetzung eines Lebensmittels bestimmt, welche Mikroorganismen wachsen können. Auch Säuren bzw. der pH-Wert beeinflussen den Mikrobielles Wachstum. Schimmelpilze können bei einem sehr niedrigen pH-Wert wachsen, während Bakterien bei einem sehr hohen pH-Wert gedeihen und in Umgebungen mit einem pH-Wert unter 4,6 nicht wachsen können.

Mikrobielles Wachstum verläuft exponentiell, daher ist es entscheidend, gefährliche Krankheitserreger frühzeitig zu erkennen. Wir können das Wachstum von pathogen stoppen, indem wir den Mikroben Nahrung und Sauerstoff entziehen und konkurrierende Arten einbringen. Verschiedene Krankheitserreger gedeihen bei unterschiedlichen Temperaturen. Der Gefahrenbereich für die Lebensmittelsicherheit liegt zwischen 4 und 60 Grad Celsius (40 bis 140 Grad Fahrenheit). Wir können Bakterien durch eine Kombination aus verlängerter Einwirkzeit und erhöhter Temperatur abtöten.

Betrachten wir einmal den Sauerstoffgehalt oder das Redoxpotenzial von Mikroorganismen. Aerobe Mikroben (wie Schimmelpilze) benötigen Sauerstoff, während anaerobe Krankheitserreger (Clostridium botulinum und Bacillus cereus) zum Wachstum keinen Sauerstoff benötigen. Einige Bakterien (wie E. coli und Staphylococcus aureus) sind fakultativ aerob, was bedeutet, dass sie je nach Umgebung zwischen aerobem und anaerobem Wachstum wechseln können. Mikroaerophile hingegen benötigen zum Wachstum geringere Mengen an Sauerstoff (Campylobacter jejuni).

Feuchtigkeit spielt beim Wachstum von „ pathogen “ eine wichtige Rolle, und zwar über die Wasseraktivität der Lebensmittel. Pathogene Bakterien wachsen beispielsweise nur bei einer Wasseraktivität von über 0,85, während der Verderb durch Schimmelpilze und Hefen bei einer Wasseraktivität von 0,7 seine Grenze erreicht. Umgekehrt kann bei einer Wasseraktivität unter 0,6 kein „ Mikrobielles Wachstum “ stattfinden.

Wie Wasseraktivität einen Mikroorganismus Wasseraktivität

Ein Unterschied in Wasseraktivität einen Unterschied im Energieniveau. Bei hoher Wasseraktivität neigt das Wasser im Mikroorganismus dazu, zu entweichen, was den Auslösedruck innerhalb des Mikroorganismus verändert. Der Mikroorganismus wird versuchen, sein Energieniveau an die Wasseraktivität der Umgebung anzupassen.

Der Mikroorganismus verändert seine Membran, um die Wasseraktivität zu senken und so seinen Auslösedruck aufrechtzuerhalten. Möglicherweise produziert oder transportiert er Aminosäuren oder Zucker in geringen Mengen, um Wasseraktivität zu senken. Da die Wasseraktivität jedoch Wasseraktivität nicht den Umgebungsbedingungen entspricht, geht der Mikroorganismus in einen Ruhezustand oder eine Keimruhe über.

Häufige Lebensmittelpathogene

Lebensmittelpathogene lassen sich in zwei Kategorien einteilen: lebensmittelbedingte Vergiftungen und lebensmittelbedingte Infektionen. Eine lebensmittelbedingte Vergiftung liegt vor, wenn man ein in Lebensmitteln produziertes Toxin zu sich nimmt und krank wird. Eine lebensmittelbedingte Infektion liegt vor, wenn das Toxin im Magen-Darm-Trakt wächst. (Vergiftungen entstehen in Lebensmitteln, Infektionen im Darm.)

Staphylococcus aureus kann sowohl in Anwesenheit als auch in Abwesenheit von Sauerstoff wachsen, weist die niedrigste Wasseraktivitätsgrenze auf und neigt leicht zu Kreuzkontaminationen. Daher ist das Vorhandensein von Staphylococcus aureus auf Anlagen zur Lebensmittelverarbeitung ein Anzeichen für mangelnde Hygiene. Dieses pathogen e Wachstum lässt sich durch Reinigung, Desinfektion, sachgemäße Zubereitung und die Minimierung von Kreuzkontaminationen leicht verhindern.

Botulismus ist anaerob und wächst bei pH-Werten unter 4,6 nicht. Bereits drei Minuten langes Kochen reichen aus, um Botulismus abzutöten. Er weist eine höhere Wasseraktivität auf. Botulismus kommt in der Natur vor – im Boden, in Pflanzen und im Wasser – sowie in unsachgemäß eingemachten Lebensmitteln und säurearmen Lebensmitteln wie Rote Bete, grünen Bohnen, in Alufolie eingewickelten Ofenkartoffeln, geräuchertem Fisch, mit Kräutern aromatisiertem Öl und Honig.

Salmonella spp. ist die am häufigsten gemeldete pathogen. Dieser Erreger verursacht lebensmittelbedingte Infektionen und tritt vor allem in den Sommermonaten auf. Salmonellen können sowohl in sauerstoffreichen als auch in sauerstoffarmen Umgebungen gedeihen, lassen sich durch Erhitzen abtöten und kommen in kontaminiertem Stuhl, Trinkwasser, bei Kontakt von Mensch zu Mensch, in Eiprodukten, rohem Obst und Gemüse, nicht pasteurisierten Milchprodukten und sogar in Produkten wie Mehl und Erdnussbutter vor.

Listerien können bei Kühlschranktemperaturen wachsen, lassen sich durch Erhitzen und Pasteurisierung abtöten und weisen eine Wasseraktivität von 0,92 auf. Listerien kommen in ungekochtem Fleisch, Gemüse, nicht pasteurisierter Milch und einigen Weichkäsesorten vor. In Umgebungen mit niedrigen Temperaturen und geringem Sauerstoffgehalt können Listerien, sofern vorhanden, wachsen.

Die meisten E. coli-Stämme sind harmlos und für den Darm von entscheidender Bedeutung. Der Stamm „ pathogen “ kann durch Erhitzen oder Pasteurisierung abgetötet werden. E. coli hat eine niedrige Infektionsdosis und ist schwer abzutöten.

Bacillus cereus ist anaerob und hat eine kurze Inkubationszeit. Diese pathogen wird oft mit einer Magen-Darm-Grippe verwechselt.

Senkung der Wasseraktivität zur Vorbeugung von Mikrobielles Wachstum

Eine Verringerung der Wasseraktivität verändert die Zusammensetzung der Mikroorganismen, die wachsen können. Durch die Dehydrierung eines Produkts lässt sich das Lebensmittel konservieren und die Wasseraktivität senken. Auch die Zugabe eines Feuchthaltemittels – entweder einzeln oder in Kombination mit anderen – kann die Wasseraktivität senken. Bei der „Hurdle-Technologie“ werden Barrieren gegen das Mikrobielles Wachstum geschaffen, beispielsweise durch die Steuerung von Temperatur, Wasseraktivität, Säuregehalt und Sauerstoffgehalt.