Mineralstoffe

Mineralstoffe

» Übersicht

  • energiefreie, lebenswichtige anorganische Wirkstoffe
  • können vom Körper nicht selbst hergestellt werden
  • stammen ursprünglich aus dem Erdreich, werden aber von Pflanzen aufgenommen und gelangen über die Nahrungskette zum Menschen
  • bei der Verbrennung organischer Substanz, findet man sie in der Asche wieder => resistent gegen Hitze
  • Bau- und Reglerstoffe

Mineralstoffbedarf

  • nach dem mengenmäßigen Bedarf, unterteilt man sie in Mengenelemente (Tagesbedarf über 1g) und Spurenelemente (Tagesbedarf in Spuren)
  • heute sind nur die Mengen der benötigten Mineralstoffe bekannt, die zur Vermeidung von Mangelzuständen notwendig sind.
  • Bedarf ist abhängig von persönlicher Disposition, z.B. Alter, Geschlecht, Schwangerschaft, Arbeitszeit, körperlicher und geistiger Anstrengung, Ernährungsweise, Alkohol – und Medikamentenkonsum.
  • starker Verlust durch Schwitzen => Sportler
  • frisch zubereitete, vollwertige Mischkost, Vollkornerzeugnisse verhindert Mangelerscheinungen

Übersicht

Element Vorkommen in Nahrungsmitteln Aufgaben im Körper Mangelerscheinungen
Natrium (Na) Kochsalz, gesalzene LM Regulation des Wasserhaushaltes, Enymaktivierung Muskelkrämpfe, Nervenfunktionsstörungen
Chlor (Cl) wie Natrium Regulation des Wasserhaushaltes, Magen-Salzsäure wie Natrium
Kalium (Ka) Gemüse, Hülsenfrüchte, Salate, Obst, Pilze, Weizenkeime Regulation des Wasserhaushaltes, Muskel- und Nervenfunktion, Enzymaktivierung Muskelkrämpfe, Herzrythmusstörungen, Nieren- und Lungenversagen
Calcium (Ca) Milch- und Milchprodukte, Eigelb, Hülsenfrüchte, Gemüse Knochen- und Zahnbaustoff, Nervenregelung, Muskelkontraktion, Zusammenspiel mit Vitamin D und B Muskellähmung, Knochenwachstumsstörungen, Knochenbrüchigkeit, spontane Blutungen
Phosphor (P) Milch- und Milchprodukte, Vollkorn, Weizenkeime, Fisch, Fleisch Knochen- und Zahnbaustroff, Energiesubstanz Störungen des Knochenstoffwechsels, Gliederschmerzen, Schwäche, Müdigkeit
Magnesium (Mg) alle grünen Pflanzen, Milch, Hefe Knochenaufbau, Enzymaktivierung, Nervenfunktion Muskelschwäche, Zittern, Schlaflosigkeit
Eisen (Fe) Fleisch, Vollkorn, grüne Gemüse, Leber Bildung der Blut- und Muskelfarbstoffe, Sauerstofftransport Konzentrationsschwäche, Kopfschmerzen, Müdigkeit
Jod (J) Seefisch, Meerestiere, Leber, Milch Bestandteil des Schilddrüsenhormons, Stoffwechsel Kropf, Wachstumsstörungen, Schwachsinn
Fluor (F) Fisch, Fleisch, Nüsse, Gemüse, Schwarztee Zahnfestigung, Karies-Schutz Karies

Konservierung

Konservierung

» chemische Verfahren
» Zuckern
» Konservieren durch Alkohol und Zucker
» Konservierung durch chemische Zusatzstoffe
» Salzen
» Pökeln
» Räuchern
» Säuern
» physikalische Verfahren
» Kühlen
» Gefrieren/Tiefgefrieren
» Trocknen
» Pasteurisieren
» Sterilisieren
» Bestrahlen von Nahrungsmitteln
» Vakuumieren
» Das Auftauen von Lebensmitteln

Durch Konservierung wird versucht, Einwirkungen von Mikroorganismen und Enzymen auf Nahrungsmittel zu unterbinden oder einzuschränken. Im Allgemeinen wird ein Zustand angestrebt, der dem frischen Nahrungsmittel möglichst nahe kommt. Welche Konservierungsart man wählt, hängt von den erhaltenswerten Eigenschaften der Nahrungsmittel ab.



Chemische Verfahren

Zuckern

  • Verfahren: Obst wird mit Zucker im Verhältnis 1:1 gekocht, kandierte Früchte werden in konzentrierte Zuckerlösung eingelegt
  • Wirkung: 50 % Zuckeranteil => wirkt konservierend da er Wasser chemisch binden kann => Zucker wirkt hygroskopisch, durch Erhitzen werden Mikroben abgetötet und Enzyme inaktiviert, Zuckeranteil über 70%: Fruchtsaftkonzentrate bleiben auch ohne Erhitzen haltbar
  • Anwendung: bei Obst: Konfitüre, Gelee, kandierte Früchte, Obstmus
  • Veränderung im LM: Farb-, Aroma- und Vitaminverluste
  • Haltbarkeit: 1-2 Jahre

Konservierung durch Alkohol und Zucker

  • Verfahren: Obst wird mit Zucker vermischt und mit 40 – 50%igem Alkohol übergossen
  • Wirkung: bei Alkoholgehalten über 15 Vol.% können Mikroorganismen nicht mehr existieren + Konservierung durch Wasserentzug
  • => hochprozentiger Alkohol konserviert
  • Anwendung: Rumtopf, festfleischige Früchte
  • Veränderung im LM: Veränderung von Farbe, Aroma, Geschmack und Beschaffenheit (Konsistenz)
  • Haltbarkeit: 1 – 2 Jahre

Konservierung durch chemische Zusatzstoffe

  • sind Stoffe, die geprüft und für unschädlich gehalten werden
  • dürfen nur in genau vorgeschriebenen Mengen für festgelegte Nahrungsmittel verwendet werden
  • ihre Verwendung muss z.B. auf der Verpackung und in Speise – und Getränkekarten deklariert werden
  • Verfahren: Zusatz von chemischen Konservierungsstoffen
  • Wirkung: zerstören die Zellwände der Mikroorganismen oder unterbinden deren wichtigste Lebensvorgänge
  • Anwendung: Fischerzeugnisse, Mayonnaise, Fleischsalat, Schnittbrot
  • Veränderung im LM: keine Veränderungen
  • Haltbarkeit: begrenzt => auf Haltbarkeitsdatum achten

Salzen

  • Verfahren: Einlegen von Fisch in eine 15-20%ige Kochsalzlösung
  • Wirkung: Salz wirkt hygroskopisch (wasseranziehend) => Mikrobentätigkeit wird gehemmt=> es entzieht den Zellen und Mikroorganismen das Wasser und bindet es an sich => Anteil des freien Wassers (aw-Wert) sinkt
  • Anwendung: wird als Trockensalzen und Einlegen in Salzlake (Salz-Wasser-Lösung) bei Fleisch und Fisch durchgeführt
  • Veränderung im LM: Farb – und Geschmacksveränderungen, Vitamin- und Mineralstoffverluste
  • Haltbarkeit: begrenzt => auf Haltbarkeitsdatum achten

Pökeln

  • Bei Fleischwaren unterscheidet man:
    • Rohpökelwaren (Parmaschinken, Bauernspeck, Schwarzwälder Schinken)
    • Kochpökelwaren (Kochschinken, Rippchen, Eisbein, Pökelzunge)
  • Verfahren: Einlegen von Fleisch in eine Lake aus Pökelsalz
  • Wirkung: ist ein Salzungsverfahren, bei dem ein Pökelstoff, meist Nitrit, eingesetzt wird. => das Nitrit bzw. das aus seinem Abbau entsehende Stickstoffoxid wirkt konservierend, farbbildend (Umwandlung der Fleischfarbe in “Pökelrot”), aromabildend (typisches Pökelaroma) und antioxidativ (d.h. Fettranzigkeit wird verzögert)
  • Nitrit ist giftig und darf daher nur in einer Mischung mit Salz (max.0,5% Nitrit) verwendet werden (Nitritpökelsalz)
  • Anwendung: Fleisch und Fisch
  • Veränderung im LM: Farb- und Geschmacksveränderungen, Vitamin- und Mineralstoffverluste
  • Haltbarkeit: begrenzt => auf Haltbarkeitsdatum achten

Räuchern

  • Verfahren: Man unterscheidet:
    • Kalträuchern => bei 12 – 28°C mehrere Wochen (für Rohpökelwaren)
    • Warmräuchern => um 40°C (für Fische und zum Nachräuchern bei Dauerbrühwurst oder Kochwurst)
    • Heißräuchern => bei 65 – 85°C 4 – 6 Stunden (bei Brühwürsten, Kochwürsten um Farbe und Aroma zu verbessern)
  • Zur Aromatisierung werden dem Räuchermaterial häufig Wacholderbeeren oder andere Gewürze zugesetzt.
  • Rauch wird durch Verglimmen von Spänen, Sägemehl oder Zweigen naturbelassener Hölzer erzeugt
  • dem Räuchern geht fast immer das Pökeln oder Salzen voraus
  • Wirkung: Einwirkung von Rauch => Wasserentzug, Rauchbestandteile töten Mikroorgansimen
  • Anwendung: Fleischwaren (Speck, Schinken, Würste) und Fisch
  • Veränderung im LM: Farb -, Aroma und Geschmacksveränderungen
  • Haltbarkeit: Heißräucherung: begrenzt => auf Haltbarkeitsdatum achten, Kaltrauch macht die Produkte trockener und dadurch zusätzlich länger haltbar => 1 – 2 Monate

Säuern

  • Verfahren: durch Zusatz von Säuren oder durch Bildung von Milchsäure => meist durch Essig (Essiggurken, Mixed Pickles, Rote Bete, Fischpräserven, durch Milchsäuregärung (Joghurt, Sauerkraut, Sauerteig,
  • Wirkung: Konservierung erfolgt durch die Verschiebung des pH-Wertes in den sauren Bereich => wirkt hemmend auf das Wachstum von Mikroorganismen
  • Anwendung: Gemüse, Fleisch, Fisch, Milchprodukte, Sauerkraut
  • Veränderung im LM: Geschmacksveränderungen, Vitamine bleiben weitgehend erhalten
  • Haltbarkeit:
    Milchprodukte: begrenzt => auf Haltbarkeitsdatum achten,
    Essiggemüse: 1 – 2 Jahre


Physikalische Verfahren

Kühlen

  • Laut Hygieneverordnung sind verderbliche Lebensmittel zu kühlen.
  • Verderb eiweißreicher Nahrungsmittel ist vor allem vom pH-Wert und dem aw-Wert abhängig (je niedriger diese Werte sind, desto haltbarer ist das Produkt, desto weniger Kühlung ist nötig)
  • Es ist die häufigste Form der Frischhaltung in gastgewerblichen Betrieben
  • es gilt: je tiefer die Temperatur, desto länger bleiben die Nahrungsmittel frisch (=> Kälte hemmt das Wachstum von Mikroorganismen)
  • Folgender Regeln gelten für das Kühlen:
    • Flüssigkeiten und geruchsempfindliche Lebensmittel verschlossen aufbewahren
    • keine heißen Speisen in den Kühlraum stellen => vorher im kalten Wasserbad abkühlen
    • Kühlräume regelmäßig reinigen und desinfizieren
    • optimale Temperatur und Luftfeuchtigkeit einhalten
  • Verfahren: Die Temperatur kann bis zum Gefrierpunkt der Nahrungsmittel (-0,5°C bis -3°C) abgesenkt werden. Im Zellwasser der Nahrungsmittel sind Nährstoffe gelöst, die den Gefrierpunkt unter 0°C senken. Fleischkühlraum: 1°C – 3°C, Gemüsekühlraum: 4 – 6°C)
  • Wirkung: Hemmung mikrobieller und enzymatischer Tätigkeiten (durch Wärmeentzug)
  • Anwendung: leicht verderbliche Lebensmittel (Milch, Käse, etc.)
  • Veränderung im LM: geringer Vitaminverlust
  • Haltbarkeit:begrenzt => auf Haltbarkeitsdatum achten, wenn beim Transport oder während der Vorbereitung und Bearbeitung die Temperatur der Nahrungsmittel stark ansteigt, ist die weitere Lagerdauer eingeschränkt.
  • mit modernen Kühlanlagen lassen sich folgende, auf die Nahrungsmittel abgestimmte Klimazonen einstellen:
    • 0°C und 90% Luftfeuchtigkeit => Eier, Gemüse, Salat, Obst
    • 0°C und 50% Luftfeuchtigkeit => Fisch, Fleisch, Geflügel, Wild, Wurst, Milch, Sahne, Feinkostsalate, vorbereitete Speisen
    • 8°C – 12°C => Butter, Käse, viele Getränke

Gefrieren – Tiefgefrieren

  • Gefrieren: -10°C und -15°C
  • Tiefgefrieren/Tiefkühlen: bei -20°C einfrieren und bei mind.18°C lagern (ohne Unterbrechung der Tiefkühlkette)
  • Schockfrosten: bei -50°C (Anwendung von Tiefkühlindustrie => Kälteanlagen, die mit Kohlenstoffdioxid kühlen)
  • Wirkung: bei langsamen Gefrieren gefriert zuerst das Wasser zwischen den Zellen (dort ist die Konzentration an gelösten Stoffen geringer als im Zellwasser ist => Gefrierpunkt wird früher erreicht. Gleichzeitig tritt Zellsaft durch die Zellwände aus, lagert sich an die im Zellzwischenraum bereits gebildeten Eiskristalle an und vergrößert sie => mit zunehmender Größe schädigen die Eiskristalle die Struktur des Gewebes, sodass beim Auftauen das Wasser nicht mehr gebunden wird.
  • Beim schnellen Gefrieren bilden sich nur kleine Eiskristalle, die zu weniger Saftverlust führen. => starke Hemmung mikrobieller und enzymatischer Tätigkeiten
  • Anwendung: geeignet für fast alle Lebensmittel (nicht: rohes Obst, wenn, dann vorher abkochen)
  • Veränderungen im LM: geringer Vitaminverlust, Fette werden ranzig, mit dem Auslaufen des Saftes ist der Verlust von Gewicht, Nährstoffen, Geschmack und Saftigkeit verbunden, bei schlecht verpackten LM kommt es durch Wasserverlust zu Eisschneebildung und Gefrierbrand (=> das Wasser aus den LM verdunstet (sublimiert), geht also direkt vom festen in den gasförmigen Zustand über => grau aussehende Stellen, die nach der Zubereitung trocken und strohig sind, außerdem können Geschmacksübertragungen und Verschmutzungen auftreten
  • Haltbarkeit: 1/4 Jahr (Kaffee etc.), 3 – 12 Monate, hängt ab von Fettanteil (Fett wird auch bei tiefen Temperaturen ranzig) und der Lagertemperatur

Trocknen

  • Verfahren:
    • Freilufttrocknen
    • Trocknen durch Heißluft
    • Walzentrocknung => durch bewegte Luft, auf beheizten Walzen
    • Sprühtrocknung
    • Gefriertrocknung => ist am schonensten : in einem Hochvakuum und bei Temperaturen von etwa -30°C wird durch Wärmezufuhr das gefrorene Wasser in den Nahrungsmitteln direkt in den gasförmigen Zustand überführt (=Sublimation).
  • Wirkung: Wasserentzug => Hemmung mikrobieller und enzymatischer Tätigkeiten
  • Anwendung: Trockenobst, Fisch, Käuter, Gemüse, Milch- und Kaffeepulver
  • Veränderung im LM: Zuckergehalt ist erhöht, Aroma – und Farbverluste (beim Gefriertrocken nicht so hoch), Verkleinerung + Schrumpfen
  • Haltbarkeit: 1 Jahr

Pasteurisieren

  • Verfahren: schonendes Erhitzen hochwertiger Lebensmittel. Dauer wird durch die Temperatur bestimmt (62 – 85°C)
  • Wirkung: Zerstörung der Enzyme und krankheitserregender Mikroorganismen durch Hitzeeinwirkung. Keine Abtötung von Bakteriensporen => Produkt ist keimarm => Präserven
  • Anwendung: Milch, Saft
  • Veränderung im LM: geringe Veränderung von Farbe und Aroma => Qualität bleibt weitgehend erhalten, geringer Nährstoffverlust
  • Haltbarkeit: ein paar Tage oder länger

Sterilisieren

  • Verfahren: Erhitzen der Nahrungsmittel auf ca. 120°C
  • Wirkung: Abtötung von Bakteriensporen und aller anderen Mikroorgansimen => Konserven sind keimfrei => Konserven
  • Anwendung: Suppen, Fertiggerichte, Kondenzmilch
  • Veränderung im LM: Farb-, Aroma- und Geschmacksveränderung, Konsistenz, Vitaminverlust
  • Haltbarkeit: bis zu 3 Jahren

Bestrahlen von Nahrungsmitteln

  • Verfahren: Behandlung mit ionisierten und ultravioletten (UV) Strahlen
  • Anwendung: Entkeimung von Trinkwasser, Obst- und Gemüseerzeugnissen, Hartkäse bei der Lagerung, in manchen Ländern auch zur Entkeimung von Gewürzen und anderen Trockenprodukten, Verhinderung des Frühzeitigen Auskeimens von Kartoffeln und Zwiebeln
  • Veränderung im LM: teilweise Zerstörung von Vitaminen, Beschleunigung der Fettranzigkeit

Vakuumieren

  • Verfahren: das Nahrungsmittel wird in eine Dehn- oder Verbundfolie eingelegt. Im Vakuumiergerät wird die Luft aus der Folie herausgesaugt und die Öffnung verschweißt.
  • Wirkung: Hemmung von Mikroorganismen durch Sauerstoffentzug, es werden aber keine Bakterien abgetötet
  • Anwendung: fast alle rohen oder gegarten Nahrungsmittel
  • Haltbarkeit: wird durch zusätzliches Kühlen noch verlängert => Mikroorganismen, die keinen Sauerstoff benötigen sind kälteempfindlich und bilden bei kühler Lagerung keine Giftstoffe, um 0°C z.B. Frischfleisch bis zu sechs Wochen

Das Auftauen von Lebensmitteln

  • größere Lebensmittel wie Geflügel oder Fisch langsam im Kühlraum auftauen. Das kristallisierte Wasser wird so nach und nach flüssig und kann an die Stellen zurückkehren, von denen es beim Gefrieren zur Eiskristallbildung angelagert wurde. Ungeeignet ist das Auftauen bei Zimmertemperatur ohne Abdeckung => hoher Saftverlust, durch das Erwärmen der Randschichten wird auch die Haltbarkeitsreserve herabgesetzt.
  • kleine Stücke wie Schnitzel, Fischfilets oder Pommes frites tauen beim Garen auf
  • viel Gemüse kann man direkt in kochendes Wasser geben. Es muss genügend Flüssigkeit im Topf sein, weil sonst der entstehende Dampf am Gemüse zu Eis gefriert und das Gemüse zu Klumpen aneinander gefriert.
  • gefrorene Beeren können schnell, etwa im Mikrowellengerät, aufgetaut und erhitzt werden

Kohlenhydrate

Kohlenhydrate

» Photosynthese
» Bedarf
» Übersicht
» Technologische Eigenschaften
» Gewinnung von Saccharose

Photosynthese

  • geschieht nur in grünen Pflanzen (Chlorophyll)
  • griechisch: Zusammensetzung mit Hilfe von Licht
  • das Blattgrün (Chlorophyll) wandelt die energiereichen Sonnenstrahlen in chemische Energie um. Die unmittelbar entstehenden Stoffe sind Monosaccaride. Daraus baut die Pflanze andere Kohlenhydrate wie Cellulose und Stärke bzw. Lipide und Proteine auf.
  • ist die Grundlage des Lebens auf Erden
  • Bindung von Kohlenstoffdioxid bei der Photosynthese wirkt dem Treibhauseffekt entgegen
  • Atmung (Dissimilation) ist der Umkehreffekt (Zuckerstoffe werden in Verbindung mit dem eingeatmeten Sauerstoff verbrannt.

6 CO2 + 6 H2O =====> C6H12O6 + 6 O2

Kohlenhydrate bestehen aus Kohlenstoff, Wasser und Sauerstoff


Bedarf

  • Sie sollten 50% der täglichen Energiezufuhr des Menschen ausmachen (ca. 5g pro kg Körpergewicht)
  • Bei zu hoher KH Aufnahme: Speicherung in der Leber und in den Muskeln in Form von Glykogen, bei Bedarf Umwandlung in Traubenzucker
  • Bei noch höherer Aufnahme: Umwandlung der KH in Fettgewebe

Übersicht

KH-Art   Vorkommen Eigenschaften
Monosaccharide Glucose (Traubenzucker) Obst, Honig süß
wasserlöslich
Fructose (Fruchtzucker) Obst, Honig sehr süß
wasserlöslich
Galactose (Schleimzucker) In Maltose wenig süß
Disaccharide Saccharose (Rohr/Rübenzucker) Zuckerrohr, Zuckerrübe süß
wasserlöslich
Maltose (Malzzucker) Gerste, Bier, Malzextrakt wenig süß
wasserlöslich
Lactose (Milchzucker) Milch, Milchprodukte wenig süß
wasserlöslich
Polysaccharide Stärke Kartoffeln, Getreide, Hülsenfrüchte wenig süß
Glykogen (Speicherform in der Leber) Leber wasserunlöslich
Cellulose (Ballaststoff) Holz, Gerüstsubstanz der Pflanzen wasserunlöslich
Dextrine (Abbauprodukt der Stärke) Entsteht bei Backvorgang: Brotkruste, Zwieback Wenig süß, wasserlöslich

Technologische Eigenschaften von Zucker

Wasserlöslichkeit

außer Stärke, Löslichkeit ~ höhere Wassertemperatur

Süßkraft

Zuckerarten unterscheiden sich stark, Herstellung energiearmer, gekühlter Süßspeisen:
Fructose Süßkraft ~ niedrigere Temperatur

Bräunungsvermögen und Karamellisierung

Erhitzen von Saccharose => Schmelzen der Zuckerkristalle

  • Bräunung bei noch höheren Temp. => mit Wasser verkocht = Karamell
    mit Haselnüssen oder Mandeln = Krokant
  • Zucker noch weiter erhitzen => Schwarzfärbung , mit Wasser gelöst = Couleur

Vergärbarkeit

  • Bakterien und Hefen können Zucker vergären.
    Milchzucker + Milchsäurebakterien => Milchsäure (Joghurt, Käse)
  • Hefeatmung: Hefe + Sauerstsoff + Zucker => Wasser und CO (Aufgehen von Hefeteig)
  • Hefegärung /Alkoholische Gärung: es entstehen aus einem Molekül Glucose je zwei Molekühle Ethanol und CO => Hefe + Zucker => Alkohol + CO

Bindefähigkeit

  • Binden von Soßen und Suppen mit Stärke, da diese viel Wasser binden kann

Dextrinbildung

  • Erhitzen von Stärke auf 120°C => Abbau zu Dextrinen, binden weniger klebrig als Stärke
  • Auch in der Kruste von Gebäcken werden bei trockener Hitze bis 220°C Dextrine gebildet

Veränderung der KH durch Vor- und Zubereitung

  Veränderung durch Hitze Veränderung durch Wasser
Zucker karamellisiert
(Bonbons, Süßspeisen)
löst sich auf
(Glasuren, Läuterzucker)
Zucker + Hefe reagiert zu CO + Alkohol
(Wein/Bierherstellung, Kuchenteige)
<=Alk verdunstet
——-
Cellulose
(z.B. Hülsenfrüchte)
nur Hitze: verbrennt
+ Wasser: quillt auf
wasserunlöslich
+ Fett: quillt auf
Stärke verkleistert bei 70°C
(Kartoffeln, Nudeln, Mehlschwitze)
Dextrinbildung = leicht süßlich
wasserunlöslich
wird ausgelöst

Gewinnung von Saccharose (Haushaltszucker)

  1. Zuckerrüben waschen und schnitzeln
  2. Saftgewinnung: durch Herauslösen mit Wasser wird der Zucker den Schnitzeln entzogen => Rohsaft mit 12-14% Saccharose
  3. Reinigung des Saftes : Unerwünschte Stoffe (Celluloserreste, Eiweiße) werden entfernt = Dünnsaft
  4. Eindampfen: Dünnsaft wird durch Verdampfen zu Dicksaft (55 – 65% Saccharose)
  5. Kristallisation: Zentrifugieren => Sirup wird vom Rohzucker (brauner Zucker) getrennt
  6. Reinigung: Dampf => Rohzucker wird von Sirupresten befreit => Weißzucker/Raffinade

Hygiene

Hygiene

» Gefahr durch Mikroorganismen
» Mikrobielle Lebensmittelvergiftungen
» Infektionsarten und Übertragungswege von Mikroorganismen
» Übersicht
» erwünschte und unerwünschte Mikrobentätigkeit
» Lebensbedingungen von Mikroorganismen

Lebensmittelhygiene umfasst alle Maßnahmen beim Umgang mit Lebensmitteln, die darauf zielen, den Lebensmittelverderb zu verhindern und die Gesundheit des Menschen durch den Lebensmittelverzehr zu erhalten. Durch Hygienemaßnahmen sollen entfernt bzw. ferngehalten werden:

  • Schmutz aller Art
  • Mikroorganismen (Kurzwort: Mikroben, gleichbedeutend mit Kleinstlebewesen, Keimen)
  • tierische Schädlinge (Kleinstlebewesen wie Insekten und Nager)

Weitere Gründe sind:

  • viele Speisen bestehen aus zerkleinertem Fleisch, Geflügel, Wild oder Fisch => Mikroben können sich auf de eiweißreichen und großflächigen Rohstoffen sehr schnell vermehren und sie verderben
  • es werden mehr Speisen hergestellt, die einen guten Nährboden für Mikroben bieten und nach der Zubereitung nicht mehr erhitzt werden (Salate mit Mayonnaise, Krems, Speiseeis)
  • Aufgetaute Lebensmittel können von Mikroben leicht verdorben werden, weil ihre Zellwände durchlässiger sind als die frischer Lebensmittel
  • Lebend gekaufte Tiere, die beim Transport oder bei der Lagerung verenden, gelten als verdorben, weil ihr Fleisch nach kurzer Zeit giftig ist.
  • Verstöße gegen die Lebensmittelhygiene können Geldbußen zur Folge haben
  • wenn Gäste durch mangelnde Hygiene erkranken, wird das Vertrauensverhältnis gestört => Ausbleiben der Gäste

Gefahr durch Mikroorganismen

Ursachen für den LM-Verderb Auswirkung auf LM
Mikroorganismen
Eubakterien
Hefen
Schimmelpilze
Fäulen, Säuern
Gären
Schimmeln
Tierische Schädlinge
Nager
Fliegen
Küchenscharben
sonstige Insekten
Frost
Verunreinigungen (Kot, tote Tiere)
Übertragung von Mikroorganismen
Schmutz, Krankheitserreger und giftige Stoffe
Schmutz
Abfälle
Staub
unhygienische Betriebsräume
Nährboden für Mikroorganismen
unsachgerechte Lagerung
zu warm
zu hell
zu feucht
zu lange
Fette, Vitamine und Aromastoffe werden verändert
Lebensmittelhygiene
Enzyme
Abbau der Grundnährstoffe

Mikrobielle Lebensmittelvergiftungen und -infektionen

Ursache:

Verunreinigung von Lebensmitteln mit pathogenen (krankmachenden) Mikroben durch Tiere oder Menschen, Boden, Staub, Wasser oder Fäkalien und anschließend unkontrolliertes Wachstum der Mikroben

Lebensmittelvergiftung

tritt auf, wenn von Mikroben gebildete Toxine mit den Lebensmitteln aufgenommen werden z.B. durch Eitererreger gebildete Toxine

Lebensmittelinfektion

tritt auf, wenn pathogene Mikroben direkt mit Lebensmitteln aufgenommen werden, z.B. Salmonellen, die sich im menschlichen Darm ansiedeln, vermehren und Toxine bilden.

Legionellen

Überträger der Legionärskrankheit. Sie kommen überall im Wasser vor und vermehren sich in ungenügend aufgeheiztem Wasser sehr stark. In der eingeatmeten feuchten Luft befinden sich dann so viele Legionellen, dass sie eine Lungenentzündung auslösen können.

Exotoxine

werden bereits auf dem Lebensmittel gebildet

Endotoxine

werden erst im menschlichen Körper gebildet

Dauerausscheider

sind Menschen, die bestimmte Bakterien in sich tragen und auch ständig ausscheiden, dabei aber keine Krankheitssymptome zeigen, wie z.B. bei Salmonellen

Vermehrung von Bakterien

vermehren sich unter günstigen Bedingungen bereits nach 20 Minuten durch Zellteilung. Aus einer Bakterie können nach sieben Stunden bereits 2 Millionen Bakterien und nach 12 Stunden 7000 Millionen entstanden sein.

Arten und Übertragungswege von Mikroorganismen

Salmonellen

kommen im Darm von Geflügel häufig vor. Beim Legevorgang werden die Eier an der Oberfläche mit Salmonellen infiziert. Beim unsachgemäßen Schlachten kann es ebenfalls zu einer Übertragung auf die Geflügeloberfläche kommen. Aus dem Darm von Dauerausscheidern können bei unhygienischem Verhalten Salmonellen auf die Hände der Person gelangen.

Staphylokokken

halten sich im Nasen-Rachen-Raum von erkälteten Personen und in eitrigen Wunden auf. Solche Personen sollten nicht im Lebensmittelbereich beschäftigt werden. Durch Husten oder Niesen können die Bakterien auf Lebensmittel gelangen. Übertragung durch Bildung von hitzeresistenten Exotoxinen, die an die Lebensmittel abgegeben werden.

Fäulnisbakterien

sind überall anzutreffen. Der Kontakt ist kaum zu meiden.

Besonders gefährlich sind die Botulinus-Bakterien, die in der Erde und somit im Staub vorkommen. Sie bilden ein sehr starkes Gift. Ungünstige Lebensbedingungen (Hitze, Nahrungsmangel) überdauern sie als Sporen => enthalten alle lebensnotwendigen Bestandteile, sind aber unempfindlich und können bei günstigen Bedingungen wieder zur normalen Lebensform zurückkehren, sich vermehren und Gift bilden.

Hefen

vermehren sich durch Sprossung (nach der Zellteilung bleiben die Zellen im Sprossverband).Kommen besonders auf oder in zucker – oder stärkehaltigen Lebensmitteln vor. Wilde Hefen werden durch die Luft übertragen und verursachen unerwünschte Gärungen.

Schimmelpilze

sind sehr anspruchslos und wachsen auch auf trockenen Lebensmitteln, z.B. auf Brot. Ihre Pilzfäden bilden Sporen, die durch die Luft übertragen werden und auf geeigneten Lebensmitteln auskeimen. Das Pilzgeflecht breitet sich im Nahrungsmittel aus und bildet giftige Stoffe (Aflatoxine)


Übersicht

Bakterienform Bakterienarten Vorkommen
Kugelformen Mikrokokken Rohwurst (Salpeter wird zu Nitrat abgebaut)
Streptokokken einige Arten bauen Milchzucker zu Milchsäure ab
Staphylokokken
(Eitererreger)
vergiftete Lebensmittel: gelangen aus eitrigen Wunden auf LM
Stäbchenformen
Nicht-Sporenbilder
Milchsäure- und Essigsäurestäbchen in gesäuerten Milchprodukten, Vergären Weinalkohol zu Essig
Fäulniserreger faulende Lebensmittel: Fleisch, Wild, Geflügel, Wurst
Salmonellen infizierte Lebensmittel: Fleisch, Hackfleisch, Wurst, Geflügel, Eier
Stäbchenformen
Sporenbilder
Clostridium Botulinum (Bazillus) vergiftete Lebensmittel: Konserven, Bohnen (braucht keinen Sauerstoff)
Hefen Backhefen, Bier-, Wein-, Milchhefen
Schimmelpilze
  • Köpfchenschimmel
  • Gießkannenschimmel
  • Pinselschimmel
  • Schwarzbrot, faulende Früchte
  • Getreide, Brot, Marmelade
  • Wasserhaltige Lebensmittel z.B. Obst

erwünschte und unerwünschte Mikrobentätigkeit

Mikrobengruppe erwünschte Tätigkeit unerwünschte Tätigkeit
Eubakterien Milchsäurebakterien wandeln Zucker in Milchsäure um (Joghurt, Käseherstellung) verderben Frischmilch und andere Lebensmittel
Hefen Alkoholische Gärung => Bier-, Teig-,Weinherstellung verderben Fruchtsäfte (Kohlensäurebildung)
Schimmelpilze Käseherstellung => Edelschimmel verderben Brot, Marmelade etc.

Lebensbedingungen von Mikroorganismen

Diese fünf Faktoren können Wachstum und Vermehrung von Mikroben beeinflussen:

  1. Nahrung (Kohlenhydrate, Fette, Eiweiß)
  2. Milieu (pH-Wert)
  3. Temperatur
  4. Feuchtigkeit
  5. Sauerstoff

Nahrung

eiweißhaltige Nahrung:
– Fisch, Fleisch, Milch
– wird von Salmonellen bevorzugt
zuckerhaltige Nahrung:
– Kompott, Fruchtsäfte
– wird von Hefen bevorzugt
fetthaltige Nahrung:
– Butter, Margarine
– wird von fettspaltenden Mikroben bevorzugt

pH-Wert

pondus = Gewichtung
hydrogenium = Wasserstoff
=> drückt die Anzahl der H-Ionen aus

Wasser ist neutral (pH-Wert 7). Je mehr H-Ionen desto saurer. Je mehr OH-Ionen desto basischer.

Temperatur

120°C Abtötung von Bazillensporen (Eiweiß gerinnt/denaturiert)
80°C Abtötung von Bakterien
60°C Abtötung von Hefen und Schimmelpilzen
20-50°C günstiger Bereich für optimales Wachstum der meisten Mikroben,
kritischer Bereich der Lebensmittelverarbeitung
-5 bis 5°C geringes Wachstum einiger Mikroben

Feuchtigkeit

Für die Tätigkeit von Mikroorganismen ist nur das freiverfügbare Wasser in den Nahrungsmitteln von Bedeutung. Man bezeichnet diesen Anteil des Wassers als aktives Wasser (Wasseraktivität).
Als Messzahl verwendet man hierzu den aw-Wert:

aw-Wert 1: z.B. destilliertes Wasser

aw-Wert 0: z.B. vollkommen wasserfreie Lebensmittel wie Mehl

Sauerstoff

Bezeichnung Aerobier Anaerobier fakultativ Anaerobier
Verhältnis zum O2 benötigen O2 leben ohne O2 leben mit und ohne O2
Vorkommen auf den Lebensmitteln in den Lebensmitteln, Konserven in und auf den Lebensmitteln
Mikroorganismenart Schimmelpilze, Fäulniserreger Botulinus Bazillus Hefen, Milchsäurebakterien

Fette

Fette

» Aufbau
» Technologische Eigenschaften
» Lipoide

  • Unterscheidung nach Herkunft: tierische und pflanzliche Fette
  • Unterscheidung nach Agregatzustand: fest (z.B. Kokosfett), streichfähig (z.B. Butter), flüssig (z.B. Speiseöl)
  • In erster Linie Energiereserven (mehr als doppelter Brennwert wie Proteine und Kohlenhydrate)
  • Übernehmen im Menschen und in Tieren Schutzfunktion (Wärmeisolator, Schützen empfindliche Organe vor Schlägen, Druck)
  • Pflanzen speichern sie in Samen, Keimen, Früchten
  • Gewinnung aus pflanzlichen Rohstoffen durch Zerkleinern, Auspressen, Auslösen, Zentrifugieren (Milch)
  • Fettaufnahme sollte 25 – 30% der täglichen Energiezufuhr betragen (je kg Körpergewicht ca. 0,7 – 1g Fett täglich)
  • Träger der fettlöslichen Vitamine A, D, E, K
  • Träger von Geruchs- und Geschmacksstoffen
  • 1g Fett liefert 37kJ (9 kcal) Energie
  • Fette sind wasserunlöslich => erschwert die Verdauung,

Aufbau

  • aus Kohlenstoff, Wasser, Sauerstoff
  • Fette sind häufig Triglyzeride (ein Glyzeridmolekül und drei angelagerte Fettsäuren), es gibt aber auch Diglyzeride und freie Fettsäuren (Linolensäure)

Wichtige Fettsäuren

Stearinsäure (gesättigt), Ölsäure (einfach ungesättigt), Linolsäure (dreifach ungesättigt)

Ungesättigte Fettsäuren

enthalten doppelt gebundene C-Atome => Wasserstofflücken, vorwiegend in flüssigen Ölen (Ölsäure, Caproleinsäure, Palmitoleinsäure)

gesättigte Fettsäuren:

enthalten einfach gebundene C-Atome, alle möglichen Plätze sind mit Wasserstoffatomen besetzt => Aufspaltung durch Enzyme ist schwieriger, vorwiegend in festen oder streichfähigen Fetten, können vom menschlichen Körper selbst hergestellt werden (Buttersäure, Caprylsäure, Palmitinsäure)

gehärtete Fette

an die ungesättigten Stellen, also an die Doppelbindung der Fettsäure, wird künstlich Wasserstoff angelagert. Dabei entstehen andere, gesättigte Fettsäuren, flüssiges Öl wird fest.


Technologische Eigenschaften

  • Löslichkeit: in Wasser unlöslich und schwimmen wegen geringere Dichte oben (Brühen, Saucen), Löslich in Fettlösemitteln wie Benzin, Äther (Entfernen eines Fettflecks, Fettgewinnung)
  • Siedebereich/Fettverderb: Fett raucht beim Erhitzen => Grenze zum Verbrennen => Verderb, Ranzigwerden = Spaltung der Fettsäuren, beim Überhitzen bricht das Fettmolekül auseinander => aus Glyzerin können gesundheitsschädliche Stoffe entstehen
  • Emulgiervermögen: will man Fett + Wasser verbinden, so braucht man einen Emulgator (Stoff, der eine wasserbindende und eine fettbindende Komponente enthält).Fett in Wasser Emulsionen: Milch, Joghurt, Schlagsahne, Crems, Wasser in Fett Emulsionen: Margarine, Butter (nicht Öl, Schmalz etc., da sie zu 100% nur Fett enthalten.
  • Fette wirken in höheren Konzentrationen konservierend
  • Fette mit hohem Qualmpunkt werden benutzt, um Lebensmittel bei hohen Temperaturen schnell und schonend zu garen (braten, frittieren). Gargut erreicht zwar mehr als 100°C, aber nie höhere Temperaturen als den Qualmpunkt des Fettes.

Lipoide

reine Fette bestehen nur aus Glycerin und Fettsäuren. Lipoide (fettähnliche Stoffe) enthalten noch andere Bestandteile im Molekül. Z.B. Metalle, Phosphor, Einfachzucker

Aufgaben

  • dienen als Emulgatoren
  • schützen Fette vor Verderb
  • oft Bestandteil von typischen Aromastoffen
  • wichtige Rolle im Stoffwechsel und bei der Verdauung
  • dienen der Lebensmittelindustrie als unbedenkliche Farbstoffe (Backwaren, Margarine etc.)

Beispiele:

Lecithine
Fettähnliche Stoffe, die anstelle der dritten Fettsäure einen Phosphorsäurerest am Glyzerin angelagert haben (wasserbindend) => als Emulgator möglich
Cholesterin
Begleitstoff von tierischen Fetten, hoher Cholesterinspiegel = Kreislauferkrankungen, Herzinfakt, wird von der Ernährung beeinflußt, wird in ausreichendem Maße vom Körper selbst gebildet, Pflanzenöle mit hohem Gehalt an ungestättigten Fettsäuren können Cholesterinspiegel senken.
natürliche Wachse
wasserabweisende Überzüge vieler Früchte (Äpfel, Trauben, Pflaumen)