Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Analyse hofseitiger Einflussfaktoren auf die Pseudomonas-Keimzahl in Rohmilch

Der Export von Milchprodukten in Drittländer unterliegt seit Jahren starken Steigerungsraten. Hiermit verbunden ist die Notwendigkeit einer deutlichen Verlängerung der Haltbarkeit der exportierten Produkte, um längere Transportphasen zu kompensieren und den Kundenerwartungen gerecht zu werden. Dies stellt besondere Anforderungen an Dauermilcherzeugnisse, wie z. B. H-Milch, da es aufgrund von enzymatischem Proteinabbau zu sensorischen und texturellen Veränderungen der Milch noch vor Ablauf des Mindesthaltbarkeitsdatums kommen kann. Ursächlich hierfür sind hitzeresistente bakterielle Peptidasen, die v.a. durch Bakterien der Gattung Pseudomonas in Rohmilch gebildet werden. Sind die Enzyme in der Rohmilch vorhanden, besteht aufgrund ihrer sehr hohen Hitzeresistenz keine Möglichkeit der Eliminierung mehr. Daher muss vermieden werden, dass sie während der Lagerung und dem Transport durch Bakterien gebildet werden, was nur über eine Senkung der Pseudomonas-Keimzahl in Rohmilch zu erreichen ist. Allerdings ist nicht bekannt, welche Faktoren bei der Milcherzeugung und -lagerung zu einer Erhöhung ihres Gehaltes beitragen. Es gibt jedoch eindeutige Hinweise, dass auch der Primäreintrag bei der Milcherzeugung einen signifikanten Einfluss hat, wobei unklar ist, wo genau kritische Punkte liegen.

Ziel des Vorhabens ist daher eine Analyse der hofseitigen Einflussfaktoren unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Betriebsstrukturen in unterschiedlichen Regionen Deutschlands. Schwerpunktmäßig soll der Zusammenhang einzelner Faktoren der Milcherzeugung mit dem Rohmilchmikrobiom und einer erhöhten Pseudomonas-Keimzahl aufgeklärt werden, um hierdurch Handlungsanweisungen abzuleiten. Profitieren werden davon nicht nur die mittelständischen Unternehmen der milchverarbeitenden Industrie, sondern insbesondere auch die ca. 70.000 Milcherzeugerbetiebe, die mehrheitlich KMU sind.

Im Erfolgsfall lassen sich die das Vorkommen und Wachstum von Pseudomonaden sowie die entsprechende Bildung hitzestabiler Peptidasen auslösenden Faktoren auf den landwirtschaftlichen Höfen identifizieren und die Pseudomonadenzahl kann ggf. als ein Qualitätskriterium für Rohmilch in die gesetzlichen Vorgaben aufgenommen werden.

Das Vorhaben trägt zur qualitativen Verbesserung landwirtschaftlicher Produkte, zur Ressourceneffizienz sowie zur Sicherheit der Ernährung bei.

Ergebniszusammenfassung:

Es wurden 444 Rohmilchproben von 122 Erzeugerhöfen hinsichtlich ihrer Pseudomonas-Keimzahlen analysiert und diese mit 12 hofseitigen Parametern korreliert. Es zeigte sich, dass die Faktoren Abholungsintervall, Tierhaltung, Milchkühlung, Produktionsart und Jahreszeit den Pseudomonas-Gehalt am stärksten beeinflussten. Die Mikrobiomanalyse der Milchproben mittels 16S rRNA Sequenzierung ergab, dass der durchschnittliche relative Anteil von Pseudomonas bei 5,5 % lag. Dabei zeigten 85% der Milchproben eine recht geringe Pseudomonas-Belastung auf, wohingegen bei den restlichen Proben erhöhte Anteile (5 - 95 %) nachweisbar waren. Im Rahmen von 16 Hofbegehungen konnten durch Bestimmung der Gesamt- und Pseudomonas-Keimzahl verschiedene Stellen in den Bereichen Rohmilchtank, Melkanlage und Melkzeug als Eintragswege auf den Höfen lokalisiert werden. Während der Eintrag von Pseudomonaden über die Luft und über die Wasserversorgung unwahrscheinlich erscheint, wiesen hohe Keimzahlen im Bereich der Melkanlage und auf Gummidichtungen auf kritische Stellen hin. Die Analysen der Milchproben von sieben Sammeltouren ergaben bei vier der Touren einen deutlichen Anstieg der Pseudomonaden in den Sammelwägen oder im Stapeltank der Molkerei. Dabei konnte kein klarer Zusammenhang mit der Transport- bzw. Lagerdauer festgestellt werden. Insbesondere bei den Sammelwägen waren teils hohe Pseudomonas-Keimzahlen bemerkbar, die nicht nur auf Zellwachstum zurückführbar sind, sondern auf Kontaminationen hinweisen könnten. Mikrobiomdaten der Tourproben bestätigten das Wachstum psychrotoleranter Gattungen, u. a. von Pseudomonas, im Stapeltank. Das Biofilmbildungsvermögen von Pseudomonas-Isolaten stellte sich bei Kühltemperaturen als stammspezifisch und abhängig von der Oberfläche sowie von der Konzentration des Milchmediums dar. Weiterhin wurde die Bildung von Peptidasen in Pseudomonas-Mono-Biofilmen zusammen mit einer erhöhten Aktivität im Vergleich zur planktonischen Wuchsform nachgewiesen.