Alles over Melkzuurbacteriën

Artikels over Melkzuurbacteriën

  • De koele bederver
    24 03 2015

    Sommige melkzuurbacteriën hebben zich weten aanpassen aan de koude temperaturen en de gemodificeerde atmosfeer waarbij we onze voedingsproducten bewaren en verpakken. Deze bacteriën ontwikkelden enzymen en functionele eiwitten die hen beschermen tegen de invloed van de koude temperaturen.

    Boosdoener = Leuconostoc gelidum subsp. gascicomitatum

    Het is een opkomend probleem voor de Vlaamse voedingsindustrie. In de laatste vijf jaar vonden de onderzoekers van Frank Devlieghere deze bacterie terug bij maar liefst 7 recalls in België. Tot enkele jaren geleden werden deze type bacteriën enkel terugvonden in de Scandinavische landen. L. gelidum subsp. gascicomitatum en nog andere bacteriën groeien enkel bij temperaturen lager dan 30°C.

    Deze bacterie werd dan ook niet gedetecteerd met de courante routine-analysen (ISO 4833:2003 en ISO 15214:1998) waardoor het bederfpotentieel op dat moment werd onderschat. De onderschattingen varieerden tussen 0.5 en 3.2 log kve/g.

    Deze melkzuurbacteriën produceren slijm, onaangename geuren en smaken, en verzuren het product nog voor de houdbaarheidsdatum van de levensmiddelen verstreken zijn. Ze maken ons voedsel ongeschikt voor consumptie wat leidt tot voedselverlies.

    Daarom is het volgens de onderzoekers belangrijk om ook de microbiologische analysen bij 22°C uit te voeren. Door de routine-analysen enkel uit te voeren bij 30°C bevoordeel je de mesofiele melkzuurbacteriën die koude-tolerant zijn, maar niet diegene die zeer goed groeien en metabolisch actief zijn bij koude temperaturen. En dan krijg je dus een vertekend beeld.

    Om het probleem beter in kaart te brengen, kochten de onderzoekers in lokale supermarkten meer dan 80 verschillende producten zoals kant-en-klare groenten, gekookte vleeswaren en vers vlees.

    Ze platen de monsters uit op een specifiek medium, telden de kolonies na incubatie bij 30°C en 22°C en vergeleken de aantallen. En wat bleek? Bij 40% van de producten, net einde houdbaarheid, vonden de onderzoekers melkzuurbacteriën die wel bij 22°C groeiden maar niet meer bij 30°C. Dit betekent dat de psychrotrofe melkzuurbacteriën alomtegenwoordig zijn in België en het geen fenomeen meer is dat zich enkel afspeelt in het Noorden van Europa.

    Een bijkomstig probleem is dat je voldoende hebt aan één psychrotrofe melkzuurbacterie op je eindproduct om nog voor de houdbaarheidsdatum miljarden melkzuurbacteriën op je product te hebben.

    Maar waar komen ze vandaan? De onderzoekers namen stalen in een voedingsfabriek gedurende een hele periode. Ze vonden de bacterie overal terug: in de lucht, op contactoppervlakten, maar ook op de grondstoffen. Hun hypothese is nu dat de resultaten uit deze studie vertaalbaar zijn naar andere voedingsfabrieken.

    Het IWT en Flanders’ FOOD keurden daarom eind vorig jaar het project PSYCHROLAB goed om het acute probleem op een collectieve manier op te lossen.

    Momenteel zijn de onderzoekers in verschillende Vlaamse voedingsfabrieken stalen van grondstoffen, eindproducten, contactoppervlakten en de omgeving aan het nemen om het probleem met psychrotrofe melkzuurbacteriën aan te pakken. Eens de bronnen van besmetting gekend zijn worden de reinigings- en desinfectieprotocols onder de loep genomen om deze bacteriën te bestrijden.

     

    Meer weten?

    Contacteer Frank Devlieghere voor de resultaten van het doctoraat Psychrotrofe melkzuurbacteriën als bron van snel bederf van gekoelde, verpakte levensmiddelen uitgevoerd door Vasileios Pothakos.

  • Het potentieel van functionele starterculturen verkend

    Functionele starterculturen

    Verschillende levensmiddelen zijn afkomstig van fermentaties uitgevoerd door micro-organismen. Oorspronkelijk waren deze bedoeld om de houdbaarheid te verlengen, bijvoorbeeld via een verzuringseffect in het geval van melkzuurbacteriën.  Vandaag de dag kan men echter via functionele starterculturen additionele functionaliteiten zoals smaak, aroma, textuur, gezondheidsbevorderende eigenschappen  en voedselveiligheid toevoegen aan voedingsproducten.  In een doctoraatsonderzoek aan de Vrije Universiteit Brussel (Onderzoeksgroep Industriële Microbiologie en Voedingsbiotechnologie IMDO) onderzocht ir. Frédéric Ravyts de praktische toepasbaarheid van aan de onderzoeksgroep IMDO reeds intensief bestudeerde starterculturen van melkzuurbacteriën en coagulase-negatieve stafylokokken.  Bepaalde van deze stammen bleken duidelijke toegevoegde waarde te kunnen geven aan droge gefermenteerde worst, zuurdesem en yoghurt. 

    Listeria inhiberen in droge gefermenteerde worst

    In het  onderzoek werd de bacteriocineproducerende Lactobacillus sakei CTC 494 met succes in situ getest op inhibitie van Listeria monocytogenes in kunstmatig geïnoculeerde droge gefermenteerde worst.  Hierbij werd succes geboekt in zowel een Belgisch type gefermenteerde worst, een Italiaans type gefermenteerde worst als een Cacciatore salami, waarbij hogere Listeria-reductie werd bekomen dan in een controleworst met een niet-bacteriocineproducerende startercultuur. 

    Daarmee presteerde Lactobacillus sakei CTC 494 beter dan twee commerciële, antilisteriële starterculturen die eveneens werden getest. 



    Meer aroma in droge gefermenteerde worst

    Een screening van coagulase-negatieve, vleesgeassocieerde stafylokokken toonde dat het commercieel toegepaste species Staphylococcus carnosus slechts een beperkt aromavormend potentieel heeft.  Daarentegen was de productie van 3-methyl-1-butanol, één van de merkers voor bacteriële aromavorming in gefermenteerde worst, hoger voor  Staphylococcus xylosus. Ook werd hogere aromaproductie waargenomen voor stammen van Staphylococcus succinus en Staphylococcus sciuri, die ongebruikelijk zijn in commerciële starterculturen. 

    Deze aromatische stammen bleken goed te gedijen onder milde verzuringscondities die kenmerkend zijn voor Zuid-Europese types droge gefermenteerde worst.  Sterke verzuringscondities, zoals die zich voordoen in Noord-Europese types droge gefermenteerde worst, inhiberen echter de groei van aromatische stafylokokken.  Veranderingen in zout- en vethoeveelheiden hadden daarentegen geen invloed. 

    Zuurdesembrood met fruitig aroma

    Uitgaande van twaalf verschillende melkzuurbacteriën werden tarwezuurdesems bereid en werd de bacteriële populatiedynamica en verzuring opgevolgd.  Hierbij bleken Lactobacillus plantarum IMDO 130201 en Lactobacillus fermentum IMDO 130101 voor dieper verzuurde broden te zorgen.  Na een smaaktest van de twaalf zuurdesembroden  werden vijf stammen geselecteerd voor grondige analyse van hun aromaprofiel met chromatografie en massaspectrometrie.  Lactobacillus sakei IMDO CG1 en Lactobacillus crustorum LMG 23699 produceerden grote hoeveelheden 3-methyl-1-butanol dat verder werd omgezet tot 3-methylbutylacetaat waardoor zuurdesems met een fruitig aroma werden verkregen.  Verder zorgde Lactobacillus amylovorus DCE 471 door een verhoogde α-amylase-activiteit voor broden met een hoger volume.

     



    Verlaagde synerese en verhoogde smeuïgheid van magere yoghurts

     Als laatste onderdeel van de studie werd de invloed onderzocht van verschillende exopolysacharide (EPS)-producerende melkzuurbacteriestammen op yoghurts met laag vetgehalte. Een lagere synerese en een verbeterde textuur en sensorische eigenschappen werden verkregen voor yoghurts geproduceerd met Streptococcus thermophilus LY03 en Streptococcus thermophilus 5077.  Met Streptococcus thermophilus ST 111 werd ook dergelijk effect waargenomen mits melkpoeder aan de melk werd toegevoegd.  De EPS doen, als extracellulair vrijgestelde suikerpolymeren, duidelijk dienst als natuurlijke textuurverbeteraars.  EPS-producerende melkzuurbacteriestammen zijn dan ook een waardig alternatief voor additieven, zoals verdikkingsmiddelen, en bieden mogelijkheden om verdikking, stabilisatie, emulsifiëring of gellering van yoghurts te optimaliseren.

     


    Besluit

    Deze studie droeg bij tot de evaluatie van functionele starterculturen, in het verleden effectief bevonden tijdens laboratoriumstudies, in eigenlijke levensmiddelenfermentaties. Het is duidelijk dat de functionaliteiten van starterculturen beïnvloed kunnen worden door de toegepaste ingrediënten en technologische parameters. Een beredeneerde selectie van starterculturen kan gemaakt worden door de procescondities af te stemmen op de kinetiek van de toegepaste micro-organismen.

    Bronnen

    • Doctoraatsthesis ‘Impact of functional starter cultures on safety and quality of fermented foods’, Frédéric Ravyts, Vrije Universiteit Brussel, 23 september 2010.  
    • Ravyts F. et al., 2008, Competitiveness and antibacterial potential of bacteriocin-producing starter cultures in different types of fermented sausages, Journal of Food Protection, 71, 1817-1827. 
    • Ravyts F. et al., 2009, Kinetics of growth and 3-methyl-1-butanol production by meat-borne, coagulase-nagative staphylococci  in view of sausage fermentation, International Journal of Food Microbiology, 134, 89-95. 
    • Ravyts F. et al., 2010, The application of staphylococci with flavour-generating potential is affected by acidification in fermented dry sausages, Food Microbiology, 27, 945-954.

    Nuttige links

    • VUB Onderzoeksgroep Industriële Microbiologie en Voedingsbiotechnologie (IMDO)
    • Contact Promotor: Prof. Dr. ir. Frédéric Leroy, Co-promotor: Prof. Dr. ir. Luc De Vuyst 
    • Een deel van dit onderzoek werd uitgevoerd in het kader van de Flanders’ FOOD projecten ‘Vetreductie en/of –vervanging’ en ‘Natriumreductie en/of vervanging’
    • Lopend Flanders’ FOOD project Innocereal 

    Technologisch aanbod

    • Deze starterculturen kunnen op vraag geproduceerd worden voor commerciële toepassing. Hiertoe kan u contact opnemen met Eric De Mol (THT; eric.demol@tht.be; tel: 081 719920). 
  • Melkzuurbacteriën beperken schimmelgroei en mycotoxine-contaminatie
    10 12 2009

    Er bestaan schimmels die resistent geworden zijn tegen chemische behandelingen en conserveermiddelen. Bepaalde Penicillium soorten kunnen bijvoorbeeld groeien in aanwezigheid van kalium sorbaat terwijl andere schimmels sorbaat zelf kunnen afbreken. Efficiënte en veilige strategieën als alternatief voor fysische en chemische methoden dringen zich meer en meer op. Bio-conservering, de controle van een bepaald organisme door een ander, lijkt hiervoor voldoende potentieel te bieden. Vooral het beperken van groei van toxinevormende schimmels en het binden van toxines lijken veelbelovend.

    Beperken van de groei van mycotoxine vormende schimmelsMelkzuurbacteriën worden algemeen gebruikt bij de productie van gefermenteerde voeding (vb. zuivel-, vlees- en graanproducten) en maken deel uit van de darm microflora. Deze bacteriën worden voornamelijk in 4 genera onderverdeeld: Lactococcus, Lactobacillus, Leuconostoc en Pediococcus. Vooral melkzuurbacteriën die tot de eerste 2 genera behoren (Lactococcus, Lactobacillus) blijken de groei van mycotoxine vormende schimmels te vertragen of zelf te voorkomen.

    Er werden al verschillende componenten geïsoleerd met antifungale werking. De meeste van deze componenten hebben een laag moleculair gewicht: organische zuren (melkzuur en azijnzuur), waterstofperoxide, reuterine, hydroxylvetzuren en fenolische componenten zijn enkele gekende voorbeelden.

    Een goed overwogen selectie van antifungale melkzuurbacteriën zou mogelijke problemen gerelateerd met toxine-vormende schimmels kunnen reduceren. Voor een goed en relevant gebruik van antifungale melkzuurbacteriën is een grondige kennis nodig van de parameters die de antifungale eigenschappen regelen. Temperatuur, incubatietijd en pH zijn enkele factoren die relevant zijn voor de werking tegen schimmels. Antifungale metabolieten worden bijvoorbeeld geproduceerd in een beperkte pH range. Ook nutritionele factoren blijken een rol te spelen. Toevoeging van 1 of 2% glucose aan welbepaalde culturen kan een verhoging geven van de productie van antifungale metabolieten, terwijl xylose of casein hydrolysaat de productie van antifungale metabolieten in bepaalde gevallen kan vertragen.

    Mycotoxine binding

    Sommige melkzuurbacteriën zijn ook in staat om bepaalde mycotoxinen te binden. De mycotoxinen kunnen binden aan proteïnen en/of koolhydraten van de celwand. Ook celwanden van afgedode melkzuurbacteriën behouden de capaciteit om mycotoxinen te binden. Door deze eigenschap bieden melkzuurbacteriën heel wat potentieel in de preventie van mycotoxine vergiftiging bij mens en dier. Het overleven van melkzuurbacteriën is immers zeer beperkt door de zure pH van de maag. Er dienen echter nog enkele vragen m.b.t. de stabiliteit en de toxiciteit van de gevormde bacterie-mycotoxine complexen opgelost te worden vooraleer deze eigenschap in industriële applicaties gebruikt kan worden. De vaststelling dat melkzuurbacteriën die normaal goed binden met darmcellen dit niet meer doen wanneer de bacteriën gebonden zijn aan mycotoxinen is alvast veelbelovend. Hierdoor wordt het bacterie-mycotoxine complex immers sneller uitgescheiden.

    Industriële toepassingen

    Het gebruik van melkzuurbacteriën en hun metabolieten bij de controle van schimmelgroei en mycotoxine accumulatie blijkt een interessante biocontrole strategie te zijn bij bederfbare voeding of voeders die frequent gecontamineerd zijn met toxine vormende schimmels zoals granen, fruit en afgeleide producten. Op vandaag zijn er al enkele industriële toepassingen. In de mouterij kunnen starterculturen van melkzuurbacteriën aan het weekwater toegevoegd worden ter preventie van de groei van Fusarium tijdens het mouten. Gemixte starterculturen blijken ook de broodkwaliteit te verbeteren en schimmelbederf van brood te verminderen. Melkzuurbacteriën met hoge antifungale eigenschappen zouden ook gebruikt kunnen worden als starterculturen in gefermenteerde vlees- en zuivelproducten.

    Bron

    Lactic acid bacteria – Potential for control of mould growth and mycotoxins: A review. D.K.D. Dalié, A.M. Deschamps, F. Richard-Forget. Food Control, Volume 21, Issue 4, April 2010, Pages 370-380

  • Melkzuurbacteriën als natuurlijk bewaarmiddel in varkensvlees
    22 07 2009

    Doel van onderzoek

    Het verlengen van de houdbaarheid van droge worst door selectie van antagonistische melkzuurbacteriën om de groei van pathogene stammen (Listeria monocytogenes enStaphylococcus aureus) te verhinderen in rauw varkensvlees dat gebruikt wordt voor de productie van droge fermenteerde worsten.

    Resultaten

    8 stammen melkzuurbacteriën werden geïnoculeerd in rauw varkensvlees. 4 van deze stammen zijn bij innoculatie van 6 log/g in staat om Listeria monocytogenes in rauw varkensvlees tegen te gaan door de productie van bacteriocines.

    Deze 4 stammen zijn:

    • Lactobacillus sakei IM8
    • Lactobacillus sakei DM2
    • Lactobacillus sakei DM3
    • Lactobacillus farciminis

    De resultaten voor de drie melkzuurbacteriën IM8, DM2 en DM3 zijn coherent met de resultaten van vers varkensvlees uit eerder onderzoek. Een grotere vermindering van de populatie Listeria monocytogenes werd bekomen met de IM8 stam (1 log10/g) ten opzichte van de DM2 en DM3 stam (0,5 log10/g).

    Voor deze drie stammen werd bovendien geen negatieve impact op de kwaliteit (pH, gewichtsverlies, aw) van de droge worsten waargenomen.

    Resultaten sensorische testenVoor de smaaktesten werden droge worsten zonder pathogene stammen getest. De producten met Lactobacillus sakei DM3 als natuurlijk bewaarmiddel hadden een gelijkaardige tot betere smaak dan het controleproduct. Voor producten met Lactobacillus sakei IM8 als natuurlijk bewaarmiddel, moet de kleur nog verbeterd worden door technologische parameters te optimaliseren. Deze twee stammen worden meegenomen in het onderzoek op piloot schaal.

    Gebruik van resultaten in industrieVooraleer de resultaten kunnen gebruikt worden in de industrie, moeten de onderzoeks-resultaten gevalideerd worden via testen op piloot schaal:

    • Validatie van het anti-listeria effect van de twee melkzuurbacteriën IM8 en DM3
    • Sensorische testen voor bedrijven van de producten met de melkzuurstammen na 1 maand drogen
    • Toelichting geven aan bedrijven bij de methode van het natuurlijk bewaren.

    Bron

    www.truefood.eu

  • Een arsenaal microbiologische wapens als natuurlijke afweer tegen Listeria
    26 09 2007

    Bacteriofagen zijn als microbioligische wapens inzetbaar om Listeria te bestrijden. Er bestaan echter ook Listeria-bestrijdende bacterieculturen. Meer in het bijzonder bieden bepaalde melkzuurbacteriën mogelijkheden om op een preventieve of curatieve manier op te treden tegen Listeria. Een aantal daarvan zijn reeds gecommercialiseerd en direct inzetbaar in de voedingsindustrie.


    Listeria, een gevaarlijke klant

    L. monocytogenes komt vaak voor in rauwe levensmiddelen. Regelmatig worden besmettingen gemeld in versneden en voorverpakte voedingsmiddelen (vis, rauwmelkse kazen, kookham, plakjes kip, voorgesneden groenten,...). De bacterie veroorzaakt listerosis, een van de meest ernstige vormen van voedselvergiftiging. Vooral diabetici, lever-en nierpatiënten en zwangere vrouwen vormen risicogroepen. Naast zijn pathogen karakter is L. monocytogenes gevaarlijk vanwege zijn groeivermogen bij koelkasttemperaturen en zijn vermogen om zich te nestelen in infrastructuur van levensmiddelenfabrikanten. Besmettingen komen dan ook vooral voor bij het industrieel versnijden en verpakken van voedingsproducten. Een goede (bedrijfs)hygiene is essentieel om deze bacterie zo veel mogelijk te weren.


    Bioprotectie

    Onder het motto ‘voorkomen is beter dan genezen’, brengt ingrediëntenleverancierChr.Hansen bioprotectieve culturen op de markt die vleeswaren en kaas beschermen tegen Listeria zonder afbreuk te doen aan de kwaliteit- en smaakeigenschappen van de producten. Hun effect berust op competitieve uitsluiting van Listeria. De SafePro-reeks van Chr. Hansen omvat volgende culturen:

    • SafePro B-2: Een psychotrofe (groei tot 2°C) Lactobacillus sakei BJ-33 cultuur voor toepassing in gas- of vacuüm verpakte vleesproducten. Remt natuurlijke bederfveroorzakende bacteriën en pathogeen L. monocytogenes.
    • SafePro B-FM: Een gemengde cultuur van Lactobacillus sakei BJ-33 en Staphylococcus xylosus voor bioprotectie van gekookte, gedroogde en verse vleesproducten. Naast bioprotectie zorgt deze cultuur voor stabilisatie van kleur en aroma.
    • SafePro B-LC-20: Is een cultuur die zich uitstekent leent voor toevoeging aan starter cukturen voor gefermenteerde worsten. Noch receptuur, noch de productiemethode (fermentaties < 26°C) dient aangepast te worden. Reduceert L. monocytogenes, welke aanwezig kan zijn in gefermenteerde worsten met een relatief hoge wateractiviteit of beperkte zuurtegraad.
    • SafePro F-LC en B-LC-35: Hebben hetzelfde effect als SafePro B-LC-20 maar geven een extra verzuring (sterk in geval van SafePro F-LC), milder in geval van SafePro B-LC-35).
    • SafePro B-SF-43: Een psychotrofe Leuconostoc carnosum 4010 cultuur met sterke anti-Listeria eigenschappen, werkt zowel door competitiev uitsluiting als door bacteriocine productie. Kent toepassing in een uitgebreide reeks vleesproducten evenals gekookte geëmulgeerde worsten.
    • SafePro B-LC-48: Is een nieuwe cultuur die ontwikkeld is om tegemoet te komen aan de eisen van de kant-en-klaar voedingsmiddelenindustrie. Deze zal op de komende FiE (Food Ingredients Europe) beurs gepresenteerd worden.

    Probiotica

    Mocht de bioprotectie desondanks onvoldoende werken dan biedt de probiotischeLactobacillus salivarius UCC118 alsnog uitkomst. Ierse onderzoekers toonden immers aan dat deze bacterie in staat is om L. monocytogenes in de darm aan te vallen. De specifieke antibacteriële werking berust op de productie van het salivaricin bacteriocine.

    Interessante links

    Bronnen

    • Chr. Hansen: News
    • Barrett E., Hayes M., O'Connor P., Gardiner G., Fitzgerald G.F., Stanton C., Ross R.P. (2007) Salivaricin P, one of a family of two-component antilisterial bacteriocins produced by intestinal isolates of Lactobacillus salivarius. Applied and Environmental Microbiology, 73, 3719-3723. Reprints van dit artikel kunnen aangevraagd worden bij: Paul Ross, verbonden aan het Teagasc Biotechnology Centre, Moorepark Food Research Centre, Femoy, Ireland (paul.ross@teagasc.ie).