Grundlagen Der Lebensmittelmikrobiologie: Eine Einführung

ISBN-13: 9783642853517 / Niemiecki / Miękka / 2011 / 332 str.

G. M. Ller

Opis

Die Lebensmittelmikrobiologie hat sich in den letzten Jahrzehnten rasch entwickelt. Mikrobiologische Kenntnisse sind in zunehmendem MaBe bei der Bekampfung mikrobiell bedingter Lebensmittelvergiftungen, bei der Einschrankung des mikro biellen Verderbs, bei der Konservierung von Lebensmitteln sowie bei der Veredlung pflanzlicher und tierischer Rohstoffe zu hochwertigen Lebensmitteln erforderlich. Die Produ.l: tion von organischen Sauren, Vitaminen, Antibiotica, Aminosauren, Einzellerprotein und Enzymen mit Mikroorganismen und der Einsatz dieser Stoffe in der Ernahrung gewinnen immer starker praktische Bedeutung. Als Rohstoff quellen bieten sich dazu neben Melasse auch cellulosehaltige Abfallstoffe aus Holz oder Stroh, Alkohole, Paraffine aus Erd61, Erdgas (Methan) u. a. an. Das steigende Interesse fUr die Lebensmittelmikrobiologie haben Autor und Verlag bewogen, eine entsprechende Lehrbuchreihe zu schaffen. Um den einheitlichen Lehrbuchcharakter zu gewahrleisten, konnten methodische Darstellungen, z. B. Verfahren der Lebensmitteluntersuchung, nicht aufgenommen werden. Bei der Literaturauswahl wurden weniger Originalarbeiten, sondern vor allem weiterfiihrende Dbersichtsreferate und Werke beriicksichtigt, die dem Leser zum Studium spezieller Gebiete empfohlen werden. An dieser Stelle sei allen gedankt, die dem Autor mit Rat und Tat zur Seite stan den. Weitere Anregungen zur Entwicklung des Lehrbuches und Anderungsvorschla ge werden gern entgegengenommen. Ver/asser und Verlag 5 Abkiirzungsverzeichnis Mikroorganismen (Gattungen) Acetobacter Mb. Microbacterium A."

Spis treści

1. Allgemeine Mikrobiologie.- 1.1. Allgemeiner Überblick.- 1.2. Wichtige Mikroorganismengruppen.- 1.2.1. Bakterien.- 1.2.1.1. Definition und Charakteristik der Bakterien.- 1.2.1.2. Morphologie der Bakterien.- Kokken.- Stäbchen.- Spirillen und Vibrionen.- L-Formen und Mycoplasmen.- 1.2.1.3. Feinbau der Bakterienzelle.- 1.2.1.3.1. Cytoplasma.- Cytoplasmamembran.- Mesosomen.- Ribosomen.- Speicherstoffe.- 1.2.1.3.2. Zellkern und Plasmide.- 1.2.1.3.3. Zellwand.- 1.2.1.3.4. Schleime und Kapseln.- 1.2.1.3.5. Geißeln, Fimbrien und Pili.- 1.2.1.3.6. Unterscheidungsmerkmale zwischen prokaryotischen und eukaryotischen Zellen.- 1.2.1.4. Bakterienkolonien.- 1.2.1.5. Vermehrung und Vererbung der Bakterien.- 1.2.1.6. Endosporen der Bakterien.- 1.2.1.6.1. Sporenbildung.- 1.2.1.6.2. Chemische Eigenschaften der Bakteriensporen.- 1.2.1.6.3. Sporenkeimung.- 1.2.1.7. Ernährung, Vorkommen und Bedeutung der Bakterien.- 1.2.1.8. Actinomyceten (Actinomycetales).- 1.2.1.8.1. Definition und Charakteristik der Actinomyceten.- 1.2.1.8.2. Morphologie und Vermehrung der Actinomyceten.- 1.2.1.8.3. Ernährung, Vorkommen und Bedeutung der Actinomyceten.- 1.2.1.9. Systematik der Bakterien.- 1 [Part 6]. Spiralförmige und gebogene Bakterien.- 2 [Part 7]. Gramnegative aerobe Stäbchen und Kokken.- 3 [Part 8]. Gramnegative fakultativ anaerobe Stäbchen.- 4 [Part 14]. Grampositive Kokken.- 5 [Part 15]. Endosporenbildende Stäbchen und Kokken.- 6 [Part 16]. Grampositive, asporogene stäbchenförmige Bakterien.- 7 [Part 17]. Actinomycetes und verwandte Organismen.- 1.2.2. Pilze.- 1.2.2.1. Definition und Charakteristik der Pilze.- 1.2.2.2. Feinbau der Pilzzelle.- 1.2.2.2.1. Protoplast.- Zellkern.- 1.2.2.2.2. Zellwand.- 1.2.2.3. Morphologie der Pilze.- 1.2.2.4. Fortpflanzung und Vermehrung der Pilze.- 1.2.2.4.1. Ungeschlechtliche Fortpflanzung der Pilze.- Spaltung.- Sprossung.- Sporenbildung (Sporulation).- 1.2.2.4.2. Geschlechtliche Fortpflanzung der Pilze.- Phasen der geschlechtlichen Fortpflanzung.- Mechanismus der geschlechtlichen Fortpflanzung.- 1.2.2.5. Ernährung, Vorkommen und Bedeutung der Pilze.- 1.2.2.5.1. Ernährung.- 1.2.2.5.2. Vorkommen.- 1.2.2.5.3. Bedeutung.- 1.2.2.6. Systematik der Pilze.- 1.2.2.6.1. Überblick.- 1.2.2.6.2. Myxomycotina (Schleimpilze).- 1.2.2.6.3. Eumycotina (Echte Pilze).- Klasse Oomycetes.- Ordnung Peronosporales.- Klasse Zygomycetes.- Ordnung Mutorales.- Klasse Ascomycetes.- Ordnung Endomycetales.- Ordnung Eurotiales.- Ordnung Sphaeriales.- Klasse Basidiomycetes.- Ordnungen Ustilaginales und Uredinales.- Ordnung Agaricales.- Klasse Deuteromycetes (Fungi imperfecti).- Ordnung Moniliales.- Ordnung Mycelia sterilia.- Ordnung Sphaeropsidales.- Ordnung Melanconiales.- 1.2.3. Viren und Viroide.- 1.2.3.1. Viren.- 1.2.3.1.1. Entdeckung der Viren.- 1.2.3.1.2. Aufbau und chemische Zusammensetzung der Viren.- 1.2.3.1.3. Vermehrung der Viren.- 1.2.3.1.4. Vorkommen, Übertragung und Bedeutung der Viren.- 1.2.3.1.5. Klassifikation der Viren.- 1.2.3.2. Viroide.- 1.3. Wachstum der Mikroorganismen.- 1.3.1. Allgemeines.- 1.3.2. Nährstoffbedarf.- 1.3.2.1. Wasserbedarf.- 1.3.2.2. Energiequellen.- 1.3.2.3. Kohlenstoffquellen.- 1.3.2.4. Stickstoffquellen.- 1.3.2.5. Mineralstoffbedarf.- 1.3.2.6. Wachstumsfaktoren (Suppline).- 1.3.3. Kulturbedingungen der Mikroorganismen.- 1.3.3.1. Einfluß der Feuchtigkeit (aw-Wert).- 1.3.3.2. Einfluß der Temperatur.- 1.3.3.3. Bedeutung des pH-Wertes des Mediums.- 1.3.3.4. Bedeutung des molekularen Sauerstoffs.- 1.3.4. Physiologie des Wachstums.- 1.3.4.1. Allgemeine Grundlagen.- 1.3.4.2. Wachstumskurve und Wachstumsphasen.- 1.3.4.3. Praktische Bedeutung der Wachstumsphasen.- 1.3.4.4. Wachstumshemmung.- 1.3.4.4.1. Schädigung der Membranen und Zellwand.- 1.3.4.4.2. Schädigung der Enzyme.- 1.3.4.4.3. Schädigung der Protein- und Nucleinsäuresynthese.- 1.4. Chemische Bestandteile der Mikroorganismenzelle und Stoffwechsel.- 1.4.1. Allgemeines.- 1.4.2. Chemische Bestandteile der Mikroorganismenzelle.- 1.4.2.1. Wasser.- 1.4.2.2. Kohlenhydrate (Saccharide).- 1.4.2.2.1. Monosaccharide (Einfachzucker).- 1.4.2.2.2. Oligosaccharide (zusammengesetzte Zucker).- 1.4.2.2.3. Polysaccharide (Glycane).- 1.4.2.2.4. Aminozucker.- 1.4.2.3. Lipide.- 1.4.2.3.1. Fette.- 1.4.2.3.2. Phospholipide.- 1.4.2.3.3. Sterole.- 1.4.2.3.4. Carotenoide.- 1.4.2.4. Eiweißkörper (Proteine).- 1.4.2.4.1. Aminosäuren.- 1.4.2.4.2. Peptide.- 1.4.2.4.3. Proteine.- 1.4.2.4.4. Proteide (zusammengesetzte Eiweißkörper).- 1.4.2.5. Nucleinstoffe.- 1.4.2.5.1. Nucleotide.- 1.4.2.5.2. Nucleinsäuren.- 1.4.2.6. Porphyrine.- 1.4.3. Stoffwechsel der Mikroorganismen.- 1.4.3.1. Enzyme.- 1.4.3.1.1. Funktion der Enzyme.- 1.4.3.1.2. Charakteristik der Enzyme.- 1.4.3.1.3. Klassifizierung der Enzyme.- 1.4.3.1.4. Lokalisierung der Enzyme in der Mikroorganismenzelle.- 1.4.3.2. Nährstoff aufnahme.- 1.4.3.2.1. Passive Stoffaufnahme.- 1.4.3.2.2. Aktive Stoffaufnahme.- 1.4.3.3. Kohlenhydratstoffwechsel und Energiewechsel.- 1.4.3.3.1. Energiegewinnung und -übertragung.- 1.4.3.3.2. Aerobe Prozesse (Atmung).- Fructose-1,6-diphosphat-Weg (Glycolyse, EMP-Weg).- Pentosephosphat-Weg und KDPG-Weg.- Citronensäurezyklus(Tricarbonsäurezyklus).- Atmungskette.- Oxydation von Ethanol zu Essigsäure und ähnliche Prozesse.- 1.4.3.3.3. Anaerobe Prozesse (Gärung).- Ethanolgärung.- Homofermentative Milchsäuregärung.- Heterofermentative Milchsäuregärung.- Propionsäuregärung.- Buttersäuregärungen und verwandte Prozesse.- Ameisensäuregärungen.- Übersicht über wichtige Gärungen.- 1.4.3.3.4. Energieausbeute des aeroben und anaeroben Kohlenhydratabbaus.- 1.4.3.3.5. Nitratreduktion.- 1.4.3.4. Eiweißstoffwechsel.- 1.4.3.4.1. Proteolyse.- 1.4.3.4.2. Desaminierung und Transaminierung.- 1.4.3.4.3. Decarboxylierung und Bildung biogener Amine.- 1.4.3.4.4. Bildung von Schwefelwasserstoff und Fuselölen.- 1.4.3.4.5. Biosynthese der Aminosäuren und Proteine.- 1.4.3.5. Fettstoffwechsel.- 1.4.3.5.1. Fettabbau.- 1.4.3.5.2. Fettsynthese.- 1.4.3.6. Kohlenwasserstoff-Verwertung.- 1.4.3.7. Regulation des Stoffwechsels durch Enzyminduktion und Enzymrepression.- 1.4.3.7.1. Enzyminduktion.- 1.4.3.7.2. Enzymrepression.- Endprodukt-Repression.- Diauxie.- Endprodukt-Hemmung.- 2. Mikrobielle Lebensmittelvergiftungen.- 2.1. Allgemeines.- 2.2. Bakterielle Lebensmittelvergiftungen.- 2.2.1. Salmonellosen.- 2.2.1.1. Geschichte und Bedeutung.- 2.2.1.2. Erreger und Vorkommen.- 2.2.1.3. Krankheitsverlauf.- 2.2.1.4. Bedeutung der Lebens- und Futtermittel bei der Verbreitung der Salmonellosen.- 2.2.1.5. Maßnahmen zur Vermeidung von Salmonellosen.- 2.2.2. Shigellosen.- 2.2.2.1. Erreger und Bedeutung.- 2.2.2.2. Krankheitsverlauf und Bekämpfungsmaßnahmen.- 2.2.3. Vibriosen.- 2.2.3.1. Cholera.- 2.2.3.2. Lebensmittelvergiftungen durch Vibrio parahaemolyticus.- 2.2.4. Lebensmittelvergiftungen durch Clostridium perfringens.- 2.2.4.1. Geschichte und Bedeutung.- 2.2.4.2. Erreger und Vorkommen.- 2.2.4.3. Krankheitsverlauf.- 2.2.4.4. Toxine und ihre Bildung.- 2.2.4.5. Maßnahmen zur Vermeidung von Clostridium-perfringens-Lebensmittelvergiftungen.- 2.2.5. Lebensmittelvergiftungen durch Bacillus cereus.- 2.2.5.1. Geschichte und Bedeutung.- 2.2.5.2. Erreger und Vorkommen.- 2.2.5.3. Krankheitsverlauf.- 2.2.5.4. Toxine und ihre Bildung.- 2.2.5.5. Maßnahmen zur Vermeidung von Bacillus-cereus-Lebensmittelvergiftungen.- 2.2.6. Staphylokokken-Enterotoxikose.- 2.2.6.1. Geschichte und Bedeutung.- 2.2.6.2. Erreger und Vorkommen.- 2.2.6.3. Krankheitsverlauf.- 2.2.6.4. Toxine und ihre Bildung.- 2.2.6.4.1. Rolle der Kontamination und der Lebensmittelarten.- 2.2.6.4.2. Die Enterotoxinbildung beeinflussende Faktoren.- 2.2.6.4.3. Chemisch-physikalische Eigenschaften der Enterotoxine.- 2.2.6.5. Maßnahmen zur Vermeidung von Staphylokokken-Enterotoxikosen.- 2.2.7. Botulismus.- 2.2.7.1. Geschichte und Bedeutung.- 2.2.7.2. Erreger und Vorkommen.- 2.2.7.3. Krankheitsverlauf.- 2.2.7.4. Toxine und ihre Bildung.- 2.2.7.5. Maßnahmen zur Vermeidung von Botulismus.- 2.2.8. Bakterielle Nitritbildung in nitrathaltigen Lebensmitteln (alimentäre Nitritintoxikation).- 2.2.8.1. Allgemeines.- 2.2.8.2. Erreger und Krankheitsverlauf.- 2.2.8.3. Maßnahmen zur Vermeidung der alimentären Nitritintoxikation.- 2.2.9. Bildung krebserregender Nitrosamine und biogener Amine.- 2.2.9.1. Allgemeines.- 2.2.9.2. N-Nitrosoverbindungen.- 2.2.9.3. Biogene Amine.- 2.2.9.4. Maßnahmen gegen die Bildung von Nitrosaminen und biogenen Aminen.- 2.3. Mycotoxinbildung.- 2.3.1. Allgemeines.- 2.3.2. Aflatoxine.- 2.3.2.1. Geschichte und Bedeutung.- 2.3.2.2. Aflatoxinbildende Hyphomyceten und ihr Vorkommen.- 2.3.2.3. Wirkung der Aflatoxine.- 2.3.2.3.1. Wirkung der Aflatoxine auf Tiere, Pflanzen und Mikroorganismen.- 2.3.2.3.2. Wirkung der Aflatoxine auf den Menschen.- 2.3.2.3.3. Wirkungsmechanismus der Aflatoxine.- 2.3.2.4. Chemie der Aflatoxine.- 2.3.2.5. Vorkommen von Aflatoxinen in Lebens- und Futtermitteln.- 2.3.2.6. Voraussetzungen für die Aflatoxinbildung.- 2.3.2.6.1. Einfluß der Lebensmittelart auf die Aflatoxinbildung.- 2.3.2.6.2. Einfluß des Nährstoffangebots auf die Aflatoxinbildung.- 2.3.2.6.3. Einfluß der Umweltfaktoren auf die Aflatoxinbildung.- 2.3.2.6.4. Einfluß der Zeit auf die Aflatoxinkonzentration.- 2.3.2.7. Entgiftung aflatoxinhaltiger Lebens- und Futtermittel.- 2.3.2.7.1. Physikalische Methoden.- 2.3.2.7.2. Chemische Methoden.- 2.3.2.7.3. Biologische Methoden.- 2.3.2.8. Aflatoxin-Toleranzgrenzen für Lebens- und Futtermittel.- 2.3.3. Sterigmatocystin.- 2.3.4. Patulin.- 2.3.4.1. Geschichte und Eigenschaften.- 2.3.4.2. Patulinbildner, Vorkommen und die Toxinbildung beeinflussende Faktoren.- 2.3.4.3. Entgiftung patulinhaltiger Lebensmittel.- 2.3.5. Trichothecene.- 2.3.5.1. Geschichte und Eigenschaften.- 2.3.5.2. Trichothecenbildner, Vorkommen und die Toxinbildung beeinflussende Faktoren.- 2.3.5.3. Entgiftung trichothecenhaltiger Lebensmittel.- 2.3.6. Ochratoxine.- 2.3.7. Luteoskyrin.- 2.3.8. Schutzmaßnahmen gegen Mycotoxikosen.- 2.4. Durch Lebensmittel übertragbare Viruskrankheiten.- 2.5. Durch Lebensmittel übertragbare Protozoen- und andere Parasiten-Erkrankungen.- 3. Verfahrensgrundlagen zur Konservierung von Lebensmitteln.- 3.1. Allgemeiner Überblick.- 3.2. Allgemeine Grundlagen für die Bearbeitung und Verarbeitung von Lebensmitteln zu haltbaren Fertigprodukten.- 3.3. Wärmeanwendung.- 3.3.1. Allgemeiner Überblick.- 3.3.2. Theoretische Grundlagen der Hitzeabtötung von Mikroorganismen.- 3.3.2.1. Ursache des Mikroorganismentodes durch Hitzeeinwirkung.- 3.3.2.2. Logarithmische Absterbeordnung und D-Wert.- 3.3.2.3. z-Wert.- 3.3.2.4. Spezifische Hitzeresistenz verschiedener Mikroorganismenarten und ihrer morphologischen Stadien.- 3.3.2.4.1. Hitzeresistenz der Bakterien und Viren.- 3.3.2.4.2. Hitzeresistenz der Actinomyceten.- 3.3.2.4.3. Hitzeresistenz der Hefen und Hyphomyceten.- 3.3.2.5. Die Hitzeresistenz der Mikroorganismen beeinflussende endogene Faktoren.- 3.3.2.5.1. Alter und Entwicklungsstadien.- 3.3.2.5.2. Einfluß des Kulturmediums.- 3.3.2.5.3. Einfluß der Bruttemperatur.- 3.3.2.5.4. Einfluß des Wassergehalts der Mikroorganismenzellen.- 3.3.2.5.5. Einfluß sonstiger Faktoren.- 3.3.2.6. Einfluß des äußeren Mediums auf die Hitzeresistenz.- 3.3.2.6.1. Einfluß des pH-Wertes.- 3.3.2.6.2. Einfluß des Wassergehalts und der Wasseraktivität.- 3.3.2.6.3. Einfluß der Salze.- 3.3.2.6.4. Einfluß verschiedener Schutzstoffe.- 3.3.3. Praktische Verfahren der Hitzekonservierung von Lebensmitteln.- 3.3.3.1. Pasteurisation und Sterilisation.- 3.3.3.2. Sterilisationswert (F-Wert) und Pasteurisationswert (P-Wert).- 3.3.3.3. 12-D-Konzept.- 3.3.3.4. Sterilisationsregime.- 3.4. Kälteanwendung.- 3.4.1. Wirkung tiefer Temperaturen auf Mikroorganismen.- 3.4.1.1. Einfluß von Kälte auf den Stoffwechsel.- 3.4.1.2. Kälteeinfluß auf das Wachstum und die Vermehrung.- 3.4.1.3. Kälteresistenz.- 3.4.1.4. Kältetod.- 3.4.2. Praktische Verfahren der Kältekonservierung von Lebensmitteln.- 3.4.2.1. Kühlen.- 3.4.2.2. Gefrieren.- 3.5. Wasserentzug (Trocknung).- 3.5.1. Abhängigkeit der Mikroorganismenentwicklung vom Wasser.- 3.5.1.1. Theoretische Grundlagen.- 3.5.1.2. aw-Bereiche des Wachstums-verschiedener Mikroorganismen.- 3.5.1.3. Resistenz der Mikroorganismen gegen Austrocknen.- 3.5.2. Praktische Verfahren des Wasserentzugs von Lebensmitteln und Alarmwassergehalt.- 3.6. Bestrahlung.- 3.6.1. Ultraviolettbestrahlung.- 3.6.1.1. Wirkung auf Mikroorganismen.- 3.6.1.2. Anwendungsmöglichkeiten.- 3.6.2. Bestrahlung mit Beta- und Gammastrahlen.- 3.6.2.1. Wirkung auf Mikroorganismen.- 3.6.2.2. Anwendungsmöglichkeiten.- 3.6.3. Infrarotbestrahlung, Mikrowellen- und Hochfrequenzbehandlung.- 3.7. Chemische Konservierung.- 3.7.1. Säuern.- 3.7.2. Sauerstoffentzug, N2- und CO2-Anwendung, kontrollierte Atmosphäre.- 3.7.3. Räuchern.- 3.7.4. Salzen.- 3.7.5. Pökeln (Nitrit- und Nitratanwendung).- 3.7.6. Zusatz von Konservierungsmitteln.- 3.7.6.1. Toxikologische Aspekte und gesetzliche Regelungen.- 3.7.6.2. Allgemeine Wirkungsmechanismen der Konservierungsmittel.- 3.7.6.2.1. Antimikrobielle Wirkung.- 3.7.6.2.2. Wirkungsspektrum.- 3.7.6.2.3. Resistenzsteigerung.- 3.7.6.3. Substrateinfluß auf die Konservierungsmittelwirkung.- 3.7.6.3.1. Einfluß des pH-Wertes.- 3.7.6.3.2. Einfluß des Verteilungskoeffizienten.- 3.7.6.3.3. Einfluß weiterer Faktoren.- 3.7.6.4. Wichtige Konservierungsmittel.- 3.7.6.4.1. Benzoesäure und ihre Derivate.- 3.7.6.4.2. Ameisensäure und ihre Derivate.- 3.7.6.4.3. Sorbinsäure und ihre Derivate.- 3.7.6.4.4. Schwefeldioxid, schweflige Säuren und deren Derivate.- 3.7.6.4.5. Hexamethylentetramin (Urotropin).- 3.7.6.4.6. Diphenyl und seine Derivate.- 3.7.6.4.7. Propionsäure und ihre Derivate.- 3.7.6.4.8. Pyrokohlensäurediethylester.- 3.7.6.4.9. Benzimidazole.- 3.7.6.4.10. Antibiotica.- 3.7.6.4.11. Verschiedene Konservierungsmittel.- 3.8. Keimreduzierung durch chemische Mittel.- 3.8.1. Ethylenoxid.- 3.8.2. Ozon.- 3.8.3. Chlor.- 3.8.4. Formaldehyd.- 3.8.5. Wasserstoffperoxid.- 3.9. Ökologische Aspekte der Erhaltung von Lebensmitteln.- Bildquellenverzeichnis.- Sachwortverzeichnis.