Einfluss der bakteriellen Mikroflora auf die Qualität von pflanzlichen Tiefkühlprodukten

Es stellt sich jedoch heraus, dass nicht alle Arten von Mikroorganismen bei niedrigen Temperaturen sterben, sondern nur in den Hibernationszustand übergehen. Das Vorliegen einer bakteriellen Mikroflora hat einen erheblichen Einfluss auf die Qualität von pflanzlichen Tiefkühlprodukten, sowohl in technologischer Hinsicht als auch in Bezug auf die Lebensmittelsicherheit. Aus diesem Grund ist es in der Lebensmittelindustrie oft notwendig, Maßnahmen zur Reduzierung der Menge der auf der Oberfläche von Pflanzen vorhandenen Mikroorganismen durchzuführen

Mikroflora in Pflanzen und ihre Aktivität

Pflanzen werden von einer großen Anzahl verschiedener Bakterien bewohnt, die sie je nach Stammart positiv oder negativ beeinflussen können. Nachernteprozesse sind bei der Verarbeitung von Obst und Gemüse von besonderer Bedeutung, da die Existenz von Mikroorganismen zur Umwandlung von Frucht- und Gemüseinhaltsstoffen führt. Dies wiederum führt zu Bräunung, Schlaffheit, Erweichung, Formveränderung und Gärung.

Charakteristisch für Pflanzenprodukte ist, dass ihr Inneres mikrobiologisch nahezu steril ist oder von wenigen Mikroorganismen bewohnt wird. Die Infektion beginnt meist auf der Oberfläche und erreicht auch hier in der Regel ihre höchste Konzentration.

Eine weitere wichtige Tatsache ist die Eigenart der autochthonen Mikroflora, die während des Pflanzenwachstums ihre ordnungsgemäße Entwicklung gewährleistet (z. B. Laktobazillen, die die grüne Pflanzenteile bedecken). Sie hat auch eine andere Funktion, nämlich die Oberfläche vor anderen Arten von Bakterien zu schützen, indem sie sie dominiert. Bei Obst und Gemüse ist sie im fast sporenartigen Zustand. Das bedeutet, dass sie vegetativ nicht aktiv ist und nur dann aktiviert wird, wenn der Saft von beschädigtem Gewebe mit ihr in Berührung kommt.

Bodenbakterien vs. Pflanzenmikroflora

Bodenbakterien finden sich in unmittelbarer Nähe der Pflanze, und der Beweis für eine solche Symbiose ist die Zusammensetzung der Rhizosphäre, also der Zone um die Wurzel. Sie befindet sich in einem Radius von wenigen bis mehreren Millimetern von der Wurzel entfernt, und die Dichte der Mikroorganismen in dieser Bodenschicht kann bis zu hundert Mal höher sein als außerhalb der Zone. Dies ist auf das Vorhandensein von Wurzelsekreten zurückzuführen, die die Mikroflora auf natürliche Weise nähren. Der Stoffwechsel dieser Mikroflora führt zu einer höheren Bioverfügbarkeit der Nährstoffe für die Pflanze und zum Schutz der Wurzel vor den schädlichen Auswirkungen von Parasiten.

Andererseits wird durch die Intensivierung der landwirtschaftlichen Produktion, Düngung und Bewässerung mit kontaminiertem Wasser das Profil der Bodenmikroflora oft so stark gestört, dass es in den meisten Fällen als Fremdmikroflora qualifiziert werden kann.

Dennoch ist eine gewisse Systematik der Bodenmikroflora-Infektion von Pflanzenprodukten zu beobachten: Je höher über dem Boden sich der zu erwerbende Teil befindet, desto geringer ist die Kontamination mit der Bodenmikroflora. So sind Wurzelgemüse am stärksten mit der Mikroflora kontaminiert (von 105 bis 108 cfu/g), während hoch über dem Boden wachsende Früchte das Vorhandensein einer Mikroflora im Bereich von 106 bis 109 cfu/g bei Bakterien und 103 bis 104 cfu/g bei Pilzen zeigen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Gesamtzahl der Mikroorganismen auf Pflanzen von verschiedenen Faktoren abhängt:

• vom Klima, in dem die Pflanze wächst,
• von der Lage des geernteten Pflanzenteils, d. h. der Höhe über oder der Tiefe im Boden,
• von der Qualität des Wassers, das zur Bewässerung der Pflanzen verwendet wird,
• von der Oberflächenstruktur des essbaren Teils der Pflanze,
• von der Art der Düngung,
• von der Luftqualität,
• vom Vorhandensein von Nagetieren und Insekten,
• von den Fehlern, die sich aus der Nichteinhaltung der sog „Guten Landwirtschaftlichen Praxis“ ergeben (z. B. Fehlen von Kompostierungsverfahren oder Desinfektion von Düngemitteln).

Reduzierung der Mikroflora – ist das Einfrieren ausreichend?

Die häufigsten Pflanzenpathogene sind:

• Bakterien: coli, S. aureus, Salmonellen, Listerien, Shigiella, Campylobacter jejuni, Campylobacter coli, Yersinia enterocolitica,
• enteropathogene Viren, die Gastroentertis verursachen: Rotaviren, Adenoviren, Noroviren, Astroviren, Sapoviren, Coronaviren und Archiviren.

Bei der Verarbeitung von Pflanzenprodukten ist das Kühlen und Einfrieren eine der Möglichkeiten, ihre Haltbarkeit und Lagerfähigkeit zu erhöhen. Diese Methode bewahrt auch den hohen Nährwert von Gemüse und Obst: desto höher, je schneller sie nach der Ernte eingefroren werden.

Es ist zu beachten, dass der Gefrierprozess selbst die Entwicklung der Mikroflora wirksam hemmt, aber die Anzahl der Mikroorganismen auf der Produktoberfläche nur geringfügig reduziert. Außerdem gibt es viele Hinweise darauf, dass die meisten Mikroorganismen beim Einfrieren in eine Sporenform überführt werden und unter günstigen Bedingungen zur vegetativen Form zurückkehren. Darüber hinaus haben gefrorene Rotaviren eine sogar noch höhere Überlebensrate als bei Standardbedingungen und ihr pH-Wert zwischen 3 und 10 bietet ihnen eine günstige Umgebung für den Ruhezustand.

Mikrobiologische Reduktion von Mikroorganismen unter Verwendung von Desinfektionsmitteln

Die gesundheitliche Sicherheit von pflanzlichen Produkten, die in Verarbeitungsprozessen eingefroren werden, wird unter anderem durch die Implementierung eines mikrobiologischen Reduktionssystems gewährleistet. Auf diese Weise werden Mikroorganismen, die an äußeren Pflanzenteilen leben und nach dem Verzehr schädlich sein oder den Verderb des Produkts verursachen können, entfernt. Im technologischen Prozess werden Desinfektionsmittel wie HYSEPTA M1 FG^TM zur Reduzierung von Mikroorganismen eingesetzt.

Der gesamte Prozess besteht aus den folgenden Aktivitäten:

• Ernte und Lieferung von Pflanzen und/oder Gemüse,
• Sortierung,
• Waschen, Reinigen und Schälen,
• Schneiden, Schreddern,
• Blanchieren,
• Zerkleinern,
• Einfrieren,
• Dosierung und Verpackung.

Der Einsatz von HYSEPTA M1 FG^TM wird in der dritten und vierten Stufe der Verarbeitung von Pflanzenprodukten (d. h. während der Reinigung und Zerkleinerung) empfohlen. Desinfektionsmittel können auch im Gefrierstadium in Form einer desinfizierenden Glasur eingeführt werden, die die Fertigprodukte vor der Entwicklung von Mikroorganismen schützt.

Ein guter Start: Spülen

Der erste Schritt bei der Verarbeitung von Obst und Gemüse in der Lebensmittelindustrie ist das Spülen. Durch den Einsatz von Spülwasser in geschlossenen Kreisläufen kann es bereits in dieser Phase zu mikrobiologischen Kontaminationen kommen. In die Waschanlage gerät immer wieder eine neue Portion von Mikroorganismen aus den gerade behandelten Pflanzen, und trifft damit auf günstige Entwicklungsbedingungen. Daher werden Desinfektionsmittel kontinuierlich in das Waschmedium dosiert, was die Entwicklung der Mikroflora (bei der Konzentration von 0,1 %) hemmt und den Grad der mikrobiologischen Kontamination auf ein niedrigeres Niveau reduziert, als die Kontamination des zu verarbeitenden Pflanzenprodukts (0,2 %) beträgt.

Desinfektion von Messern = sichere Zerkleinerung

Eine der empfindlichsten Phasen bei der Verarbeitung von Pflanzenprodukten ist die Zerkleinerung. Die Daten zeigen, dass sich der Gehalt an Mikroorganismen im Pflanzengewebe während des Schneidens und Slicens sogar siebenfach erhöhen kann. Aus diesem Grund ist es wichtig, dass die Messer während des Produktionsprozesses so oft wie möglich desinfiziert werden. Zu diesem Zweck wird beispielsweise Hysepta M1 FG^TM in einer Konzentration von 0,3 % durch Sprühen oder Eintauchen (je nach Zerkleinerungsverfahren und Ausführung der Geräte und Werkzeuge) sowie die Desinfektion der Arbeitshandschuhe verwendet.

Desinfektionsglasur – wie funktioniert das?

Das Einfrieren von Gemüse und Obst kann auf verschiedene Weise erfolgen, aber eine der gebräuchlichsten Methoden ist das Einfrieren in den Tunneln. Die komplexe Struktur von Gefriertunneln erschwert die Einhaltung der richtigen Hygiene, weshalb kommt beim Einfrieren oft zu einer Kreuzkontamination des verarbeiteten Produkts.

Eine Kontamination mit Mikroorganismen kann jedoch wirksam verhindert werden, indem die Oberfläche des gefrorenen Produkts mit HYSEPTA M1 FG^TM in einer Konzentration von 0,2 % besprüht wird. Dies führt zur Bildung von Glasuren mit desinfizierenden Eigenschaften bei Obst und Gemüse. Die Aktivität des eingesetzten Biozids nimmt in Abhängigkeit von Zeit und Temperatur ab, so die technische Dokumentation der Zubereitung.

Die desinfizierenden Eigenschaften der Glasur sind auf das Zusammenspiel von drei Faktoren zurückzuführen:

• Änderung der chemischen Zusammensetzung der Produktoberfläche – es wurde nachgewiesen, dass Aspergillus Niger bei -2 °C stirbt, wenn Glukose verfügbar ist, während der gleiche Stamm beim Vorhandensein von 40%iger Glukoselösung es erst bei -20 °C tut. Aus diesem Grund reduziert eine Störung der chemischen Zusammensetzung der Produktoberfläche die Frostbeständigkeit von Mikroorganismen.
• Erhöhung des Sauerstoff-Molekulardrucks bis auf 0,35 bar, d. h. über das Optimum für die Mikroflora, das bei 0,12 bar liegt.
• Angriff der Permalactsäure auf Zellstrukturen: Zellwand, Zellproteine, funktionelle Enzyme und Nukleinsäuren

Vernebelung als Mittel, um die Luft sauber zu halten

Die Vorschriften für das GHP-System für die Obst- und Gemüseindustrie sehen vor, dass die Luft im Verpackungsbereich innerhalb von 200 cfu/10 l Luft sauber gehalten wird, einschließlich der mesophilen Sauerstoffmikroflora. Gleichzeitig muss die Bedingung für das Auftreten von Pilzen erfüllt sein. Ihr Gehalt sollte 15 % der Gesamtzahl aller Mikroorganismen nicht überschreiten.

Um eine ausreichende Luftreinhaltung in Verpackungshallen zu gewährleisten, wird Luftvernebelung eingesetzt, die die Luft von schädlichen Mikroorganismen effektiv reinigt. Zu diesem Zweck wird empfohlen, jeden Tag nach Produktionsende eine 1%ige Lösung von Hyspeta M1 FG^TM zur Vernebelung zu verwenden.

Sprossen-Desinfektion

Das besonders für mikrobielle Kontamination anfällige Produkte sind Pflanzensprossen.  Diese Kontamination ist hauptsächlich auf das Vorhandensein von Mikroflora auf gekeimten Samen zurückzuführen. Aus diesem Grund muss das Saatgut selbst desinfiziert werden, um nach dem Keimen eine ausreichende mikrobiologische Reinheit zu erreichen. Zu diesem Zweck wird empfohlen, Hysepta M1 FG^TM in einer Konzentration von 0,2 % in der Anfangsphase der Getreidebewässerung zu verwenden. Ein solcher Prozess bewirkt zusätzlich eine mikrobiologische Stabilisierung des zur Keimung verwendeten Wassers. Nach Abschluss des Keimvorgangs sollten die Pflanzen mit einer 0,15%igen Desinfektionslösung sicher ausgespült werden.

Was ist bei den Behandlungen zur Reduzierung der bakteriellen Mikroflora zu beachten?

Die wirksame Entfernung von Mikroorganismen erfordert die Verwendung von solchen Inhaltsstoffen in Desinfektionsmitteln, die die verarbeiteten Pflanzenerzeugnisse beeinträchtigen können. Daher sollten die empfohlenen Dosierungen der Präparate strikt eingehalten werden, um negative Auswirkungen durch Überdosierung zu vermeiden. So ist beispielsweise HYSEPTA M1 FG^TM ein Oxidationsmittel und zu viel davon kann zum Abbau von Pigmenten und Zellstrukturen in Obst und Gemüse führen. Darüber hinaus sollte man sich darüber im Klaren sein, dass die Anwendung von Präparaten zur Reduzierung der Mikroflora von Organismen nicht als Ersatz für „Gute Praktiken” im Herstellungsbetrieb verwendet werden kann . Sie kann jedoch eine wirksame Ergänzung zu diesen Praktiken und Systemen zur Gewährleistung der gesundheitlichen Sicherheit von Lebensmitteln sein.