Einführung in die Mikrobiologie

Mikroben auf dem Teller – unsere kleinen Freunde und Feinde
1.
Einführung in die Mikrobiologie
Mikroorganismen. Mikroorganismen sind sehr anpassungsfähige Kleinst-Lebewesen, die
allgegenwärtig sind. Zu ihnen zählen u.a. Bakterien und Pilze (Hefen und Schimmelpilze)
und je nach Definition des Begriffs „Lebewesen“ auch Viren.
Bakterien. Bei den Bakterien werden drei Grundformen unterschieden: stäbchenförmige,
kugelförmige und spiralförmige Bakterien. Sie haben einen Durchmesser von 0.5 – 1μm
(1 μm = 1 Tausendstel mm), Stäbchen haben eine Länge von 3 bis 15 μm.
Pilze (Hefen und Schimmelpilze). Pilze kommen oftmals an Orten vor, an denen keine
Bakterien mehr wachsen (z.B. tiefer pH-Wert, tiefe Temperaturen, tiefer Wassergehalt). Die
Grundform der einzelligen Pilze ist die Hefe mit einem Durchmesser von 5 – 10 μm. Die für
uns sichtbaren Schimmelpilze bestehen aus mehr oder weniger stark verzweigten Fäden mit
einem Durchmesser von 5 – 10 μm. Die bei der typischen Vermehrungsform von Schimmelpilzen gebildeten Pilz-Sporen führen dazu, dass der Schimmelpilz dunkel und staubig wird.
Viren. Viren bestehen aus Protein (Eiweiss) und Erbinformation (RNA oder DNA) und haben
eine Grösse von 25 – 350 nm (1 nm = 1 Milliardstel mm). Sie besitzen weder Zellstruktur
noch einen eigenen Stoffwechsel, sondern werden ausschliesslich durch lebende Wirtszellen
vervielfältigt. Viren sind unempfindlich gegenüber Antibiotika und infizieren Menschen, Tiere,
Pflanzen und Bakterien.
2.
Mikroorganismen: Freunde und Feinde
Herstellung von Lebensmitteln mit Hilfe von Mikroorganismen. Auf der
Milchsäuregärung basiert die Herstellung von Joghurt, Sauermilch und Käse. Dabei bilden
die Milchsäurebakterien je nach Gattung und Art die vom menschlichen Körper leicht
abbaubare rechtsdrehende L(+)-Milchsäure und/oder die nur schwer abbaubare
linksdrehende D(-)-Milchsäure. Bei der Käseherstellung wird die Gerinnung der Milch durch
Zugabe von Lab (Labenzym, Chymosin) unterstützt. Bei der anschliessenden Reifung der
Käse im Käsekeller sind weitere Mikroorganismen aktiv. Die Propionsäurebakterien bilden
Kohlendioxid (CO2), das beim Emmentaler-Käse zur Ausbildung der charakteristischen
Löcher führt. Eine komplexe Bakterienmischung führt bei geschmierten Käsen wie z.B.
Greyerzer, Appenzeller, Raclette oder Limburger zur typischen rötlich-orangen Farbe der
Käseoberfläche und trägt auch zum Geschmack der Käse bei. Bei Schimmelkäsen wie
Camembert, Brie, Gorgonzola und Roquefort bedecken erwünschte Schimmelkulturen die
Oberfläche oder sie wachsen im Innern der Käse.
Die Pökelung von Fleisch erfolgt mit Hilfe einer komplexen bakteriellen Pökelflora, die
zusammen mit Salpeter (Nitrat) und/oder Nitritpökelsalz zur charakteristischen roten Farbe
und dem typischen Pökelaroma von Trockenfleisch, Kochschinken, Salami oder Wienerli
führen. Gleichzeitig hat die Pökelung eine konservierende Wirkung.
Weizenmehl enthält als Besonderheit Gluten (Kleber, Klebereiweiss). Dieser leimartige Stoff
ermöglicht es, einen elastischen und lockeren Teig herzustellen. Das von der Bäckerhefe
gebildete Kohlendioxid (CO2) führt dazu, dass dieser Teig aufgehen kann (Weiss- und
Ruchbrot, Zopf, etc.). Mit Roggenmehl, das kein Gluten enthält, können Teige nur nach einer
Ansäuerung hergestellt werden. Die Ansäuerung dieser Sauerteigbrote geschieht mit Hilfe
Dr. Susanne Miescher Schwenninger
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einer komplexen Bakterienflora mit Milchsäurebakterien. Dabei verändern sich bestimmte
Eiweisse und Zucker vom Roggenmehl, so dass ein Teig entstehen kann. Die Zugabe von
Bäckerhefe führt dazu, dass der Teig lockerer wird.
Die Bäckerhefe ist auch massgeblich an der Herstellung von alkoholischen Getränken wie
Bier und Wein beteiligt. Beim Wein sind nach der Hauptgärung mit Hefen in einer
Nachgärung Milchsäurebakterien aktiv, die Äpfelsäure zur milden L(+)-Milchsäure abbauen.
Probiotische Lebensmittel enthalten Bakterien, denen ein positiver Effekt auf die
menschliche Verdauung zugeschrieben wird. Inwiefern dieser positive Effekt vorhanden ist,
beschäftigt die Forschung bis heute.
Verderbs- und krankheitserregende Mikroorganismen in Lebensmitteln. Listerien sind
weit verbreitet in der Natur und sehr invasive Bakterien, die bis in die weissen
Blutkörperchen eindringen können. Bei Schwangeren kann eine Listeriose zum Abort führen.
Entsprechend ihres breiten Vorkommens können Listerien in allen rohen Lebensmitteln
(Fleisch, Geflügel, Milch inkl. Käse, Meerestiere), im Erdboden und im Oberflächenwasser
vorkommen. Salmonellen sind Darmbakterien zahlreicher Tiere. Zu den mit Salmonellen
infizierten Lebensmitteln gehören v.a. Geflügel, Eier, Fische und Muscheln. Eine Erkrankung
(Salmonellose mit starkem Durchfall) kommt in der Regel nur zustande, wenn sich die
Salmonellen vor der Aufnahme durch den Menschen im Lebensmittel vermehren können
(7-48°C). Campylobacter sind erst seit den 1980er Jahren als bakterielle Lebensmittelvergifter bekannt und zählen heute zu den häufigsten Erregern von Durchfallerkrankungen.
Besonders häufig ist Geflügel mit Campylobacter infiziert, daneben auch rohes Fleisch.
Häufig kann der Keim auch aus dem Kot von Nage- und Haustieren isoliert werden. Vor
allem bei Salmonellen und Campylobacter sind unvollständig gegartes Fleisch (Grill- und
Fleisch-Fondue-Zeit!) und Kreuzkontaminationen eine grosse Gefahrenquelle. Eine
Kreuzkontamination kann z.B. durch infizierten rohen Fleischsaft entstehen, der in Kontakt
mit gegartem Fleisch kommt (z.B. auf dem Teller beim Fleisch-Fondue) oder durch infizierte
Küchengerätschaften, die nicht ausreichend gereinigt wurden.
Den Hefen wird als Lebensmittelverderber nur wenig Beachtung geschenkt. Dennoch sind
sie ernst zu nehmende Verderber von Milchprodukten, Früchten und Gemüsen. Ein Verderb
durch Schimmelpilze ist von Auge aus sichtbar. Unsichtbar bleiben jedoch die Mykotoxine
(Giftstoffe), die bis tief ins Lebensmittel eindringen können. Mykotoxine sind sehr
widerstandsfähig gegenüber Hitze und Säure und können krebserregend und
nervenschädigend sein, die Immunabwehr hemmen und das Erbgut schädigen. Sie können
bei Schwangeren zum Abort führen, Organschäden (Leber, Niere), Hautschäden sowie
allergische Reaktionen auslösen. Verschimmelte Lebensmittel dürfen daher nicht mehr
verzehrt werden!
Lebensmittelvergiftungen durch Viren können zu starken Brechdurchfällen führen. Die
Übertragung des Norwalk Virus (Norovirus) erfolgt von Mensch zu Mensch oder über
kontaminierte Speisen (z.B. Salat, Meerestiere), verunreinigtes Wasser, kontaminierte
Gegenstände oder sogar über Lufttröpfchen. Oftmals wird eine explosionsartige Verbreitung
beobachtet. Rota-Viren führen v.a. bei Babies und Kleinkindern zu Darminfektionen. Auch
dieses Virus verbreitet sich oft epidemieartig in Heimen und Spitälern. Die häufigsten viralen
Lebensmittelvergifter sind Hepatitis A-Viren. Dieses Virus kommt hauptsächlich in tropischen
und subtropischen Ländern vor und wird über verunreinigtes Trinkwasser, Meerestiere und
andere Lebensmittel übertragen. Das Virus verbreitet sich im ganzen Körper und führt zu
Bauchschmerzen, Erbrechen, Übelkeit, Gliederschmerzen, Fieber und Gelbsucht.
Dr. Susanne Miescher Schwenninger
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