Mikrobenzirkus

Keine Panik vor Bazille, Virus & Co


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Fannys Rezept – ein Hit für die Mikrobiologie

Fanny Angelina Hesse

Fanny Angelina Hesse – eine vergessene Heldin der Mikrobiologie. Collage by Fruzsina Eördögh; Petri dish image © M J Richardson (CC BY-SA 2.0)

Manchmal sind Frauen einfach viel pragmatischer. Und so ist eine bahnbrechende Erfindung in der modernen Mikrobiologie nur durch einen klugen Küchentrick der Laborassistentin Fanny Angelina Hesse entstanden, der Frau von Walter Hesse, einem engen Mitarbeiter und Forscherkollegen von Robert Koch. Der deutsche Mediziner und Mikrobiologe Robert Koch entdeckte 1882 den Erreger der Tuberkulose. Eine Entdeckung, die so spektakulär war, dass er 1905 dafür den Nobelpreis erhielt. Vielleicht wäre sogar einiges ganz anders verlaufen, wenn Walter und Fanny Hesse nicht 1881 in Kochs Labor gekommen wären.

 

Auf der Suche nach dem richtigen Medium

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Robert Koch – Deutscher Mediziner und Mikrobiologe (Quelle: Wikipedia Public Domain)

Koch und seine Kollegen hatten damals mit verschiedenen Grundproblemen zu kämpfen, um Bakterien überhaupt untersuchen zu können. Um Bakterien zu isolieren, zu identifizieren und zu klassifizieren, fehlte ihnen der richtige Nährboden. Sie experimentierten unter anderem mit Fleischbrühe, Gelatine und dünnen Kartoffelscheiben. Kein Versuch war erfolgreich, um die Bakterien über längere Zeit zu kultivieren und die Kulturen zu trennen.

In dieser Zeit erfand ein weniger bekannter Laborassistent, Julius Richard Petri, die nach ihm benannten durchsichtigen „Petri-Schalen“, die früher aus Glas und heute meist aus Kunststoff sind. Nun fehlte nur ein passendes Gel um die runden Schalen zu füllen. Anfangs nutzten sie Gelatine. Die hatte aber große Nachteile: entweder schmolzen die Medien durch die hohen Temperaturen, die die Bakterien zum Wachsen brauchten oder die die Mikroorganismen bildeten Enzyme und verdauten die Gelatine. Regelmäßig waren die Experimente ruiniert und die Laune im Labor sank.

 

Ein Gespräch beim Mittagstisch und eine Erfindung

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Fanny Angelina Hesse und Walther Hesse (Public Domain)

Walter Hesse war nach ein halben Jahr bei Robert Koch in Berlin in sein eigenes kleines Labor in Schwarzenberg zurückgekehrt. Eines Tages beschwerte er sich beim Mittagessen bei seiner Frau, die auch die Nährbouillon für die Bakterien kochte. Sie tauschten sich darüber aus, wie Fannys Puddings bei warmen Außentemperaturen fest blieben. Und Fanny, eine Deutsch-Amerikanerin, geboren in New York, hatte den entscheidenden Tipp. Sie schlug vor Agar-Agar zu verwenden, wie sie es aus den Rezepten ihrer Mutter für Gemüsesülze und Fruchtgelees kannte. So hatten sie es von einem ehemaligen New Yorker Nachbarn gelernt, der lange in Indonesien gelebt hatte.

Nur ein Griff in den Kühlschrank nach einem Geliermittel aus Java war nötig und die stockende Forschung in Berlin kam wieder ins Rollen. Agar-Agar war die Lösung und eignete sich hervorragend für die Kulturmedien. Es bildet bei Raumtemperaturen ein halbfestes Gel und blieb auch bei höheren Temperaturen fest. Bakterien können das Zuckerpolymer aus Algen nicht verdauen. Walther Hesse setzte Robert Koch umgehend von der Entdeckung seiner Frau in Kenntnis und Agar-Agar wurde schnell im Labor eingesetzt.

 

Die vergessene Frau, die Mikrobiologie revolutionierte

1882 informierte Robert Koch die Öffentlichkeit über die Isolierung des Tuberkulose-Erregers und erwähnte ganz nebenbei die Verwendung von Agar-Agar in den Kulturmedien. Die Ideengeberin und Erfinderin Fanny Hesse nannte er nicht. Walther und Fanny Hesse wurden für die Entdeckung niemals monetär belohnt und auch in der wissenschaftlichen Literatur nicht genannt. Erst 75 Jahre später schlugen Hitchens and Leikind (1939) in einem Artikel vor, das Rezept für den Nährboden mit Agar-Agar nach der Erfinderin „Frau Hesse’s Medium“ zu nennen.

Fanny Hesse arbeitete mit ihrem Mann weiterhin der Mikrobiologie als wissenschaftliche Illustratorin und Laborassistentin. Walther Hesse war später unter anderem an der Einführung der Pasteurisierung in Deutschland beteiligt.

 

Quellen:

Walther and Angelina Hesse –Early Contributors to Bacteriology http://www.asm.org/ccLibraryFiles/FILENAME/0000000227/580892p425.pdf

http://www.popsci.com/blog-network/ladybits/forgotten-woman-who-made-microbiology-possible

Woman in Science

 

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Gute Keime aus dem Wasserhahn

Ein Glas Trinkwasser aus dem Wasserhahn enthält 10 Millionen Bakterien

Ein Glas Trinkwasser aus dem Wasserhahn enthält 10 Millionen Bakterien. Bildquelle: (Roger McLassus) [GFDL http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)], via Wikimedia Commons

Unser Trinkwasser ist keinesfalls steril. Das sollte jedem klar sein. Und das obwohl es zu den am besten kontrollierten Lebensmitteln in Deutschland gehört. Bis zu 125 Liter verbraucht jeder Deutsche täglich – laut Statistischem Bundesamt. In einem Glas Leitungswasser tummeln sich etwa 10.000 unerkannte Bakterien, das haben schwedische Forscher von der Lund Universität jetzt entdeckt. Das ist kein Grund zur Sorge oder dafür, nun auf Mineralwasser in Flaschen, Bier oder Kaffee umzustellen. Die Mikroben sind für uns nicht schädlich, sondern sogar nützlich. Aber wie kommen die Mikroorganismen in das Wasser und wieso wird das erst jetzt bekannt?

Strenge Kontrollen für Trinkwasser

Unser Trinkwasser ist in Deutschland sogar sauberer und schadstofffreier als manche Mineralwässer. Aber der Weg vom Meer bis zum Verbraucher ist lang. Das Wasser stammt vom Regen, aus Seen usw. Komplizierte Aufbereitungsverfahren entziehen dem Wasser Schmutz, Keime oder Umweltgifte, damit diese nicht in die Leitungen gelangen (Grenzwerte).Über ein unterirdisches Rohrleitungssystem kommt es in unseren Haushalt und bis in unseren Wasserhahn.
Die Leitungen und Wasserzähler sind ein wunderbares Ökosystem für Bakterien. Die schwedische Forscherin Catherine Paul hat mit ihrem Team jetzt eine völlig unbekannte Organismenwelt in den Leitungen entdeckt, die bisher allen Tests entgangen war.

80.000 Mikroben in einem Milliliter Wasser

„Ein zuvor komplett unbekanntes Ökosystem hat sich uns enthüllt“, sagte Catherine Paul von der Lund Universität.

„Als ob man mit einer statt mit einer funzeligen Taschenlampe plötzlich den Lichtschalter findet, der den Raum erhellt. Früher konnten wir fast gar keine Bakterien sehen, aber jetzt finden wir plötzlich 80.000 Mikroben pro Milliliter Wasser“.

Das Forscherteam hatte Proben aus Belägen an der Innenseite von sechs verschiedenen Trinkwasserleitungen und Wasserzählern untersucht und einer Erbgutuntersuchung, einer DNA-Analyse, unterzogen. Auch welche Arten von Bakterien in den Ablagerungen vorkommen, wurde untersucht, indem bestimmte Abschnitte der ribosomalen RNA verglichen wurden. Und das Ergebnis war überraschend. Etwa 10 Millionen Mikroorganismen nehmen wir mit einem Glas Leitungswasser zu uns. Das erklärt Catherine Paul in diesem Video der Lund Universität.

 

 

Porträt einer Mikrobengemeinschaft in der Röhre

Für die neue Erkenntnis einer wimmelnden Mikrowelt in unseren Wasserleitungen ist eine neue moderne, sehr präzise Sequenziertechnologie verantwortlich – das Next-Generation-Sequencing (NGS). Mikrobiologische Tests von Trinkwasser waren bisher nicht einfach. Weniger als 10 Prozent der Bakterien in Frisch – und Trinkwasser sind überhaupt kultivierbar. Die neue Technologie bietet damit entscheidenden Vorteil. Man braucht die Mikroben nicht mehr zu isolieren und sie auf Agar oder in Nährlösung mühsam anzüchten, um sie später zu identifizieren. Die vollkommen kulturunabhängige NGS-Methode zeigt uns damit ein kompletteres Bild der Mikrobengemeinschaft in den Biofilmen der Leitungen.

„Schleimstädte“ in den Rohrleitungen

Phasen der Entwicklung eines Biofilms,

Phasen der Entwicklung eines Biofilms, Foto: D. Davis – Aus: Looking for Chinks in the Armor of Bacterial Biofilms Monroe D PLoS Biology Vol. 5, No. 11, e307 doi:10.1371/journal.pbio.0050307, Wikipedia / CC BY 2.5

Die meisten Bakterien schwimmen nicht frei als Einzelorganismen im Trinkwasser. Sie stammen aus den Ablagerungen der Rohrleitungen, den sogenannten Biofilmen. Diese Biofilme sind wahre Paradiese für Mikroorganismen!
Die von Schleim umhüllten Kolonien sind besonders widerstandsfähig und robust gegen schädliche Umwelteinflüsse. Mehr als 95 Prozent der Bakterien sitzen als dünne Schicht auf den Oberflächen der Leitungen und Wasserzähler. Mikroben bilden solche „Schleimstädte“ zu ihrem Vorteil als eine symbiotische Lebensgemeinschaft aus Bakterien, Pilzen und auch Algen und Protozoen. Sie nutzen dabei Schutzmechanismen und Stoffwechseleigenschaften der jeweils anderen Spezies aus.

Gutartige Helfer bei der Abwasserreinigung

Die harmlosen Bakterien in den Biofilmen sind kein Grund zur Sorge sagt die Expertin Cathrine Paul: „Wir gehen davon aus, dass es sich vor allem um gute Keime handelt, die dabei helfen, das Trinkwasser zu reinigen und gegen schädliche Keime zu schützen.“ Nach Schätzungen des Forscherteams leben mehr als 1000 verschiedene Bakterien in den Wasserleitungen. Die größte Gruppe der in den Leitungen identifizierten Bakterien sind die Sphingomonadaceae, die auch frei im Boden oder Gewässern vorkommen und dort Schadstoffe abbauen.

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Artenreicher Biofilm Epifluorescenzmikroskop (Ricardo Murga and Rodney Donlan – Centers for Disease Control and Prevention Rodney M. Donlan: „Biofilms: Microbial Life on Surfaces“. Licensed under Public Domain via Wikimedia Commons)

Das schwedische Forscherteam vergleicht die Wirkung der Trinkwasser-Bakterien, mit der des Mikrobioms unseres Körpers. Nur mit einer großen Artenvielfalt von Mikroben auf unserer Haut, oder in unserem Darm bleiben wir gesund. Die Bedeutung der Mikroben im Trinkwasser ist wahrscheinlich sogar noch größer als angenommen. Es ist sogar vorstellbar, dass ein großer Teil der Reinigung des Trinkwassers erst in den Rohrleitungen stattfindet. Die Zusammensetzung der Mikrobengemeinschaft in den Biofilmen kann außerdem ein Anzeiger für die Wasserqualität sein. Die schwedischen Forscher stellten in rostigen Wasserleitungen mit stark eisenhaltigem Wasser eine signifikant andere Artenzusammensetzung fest. Die Analyse der Bakterien könnte dazu beitragen, potenziell problematische Wassermängel zu erkennen.

Zukunftsvision für gesünderes Trinkwasser

Die Forscher der Universität Lund hoffen sogar, eines Tages die Qualität des Wassers so zu steuern, dass gute Bakterien in den Leitungen begünstigt werden, die das Wasser noch effizienter reinigen. Ziel der Wissenschaftler ist es, diese nutzbringenden und für die Wassereigenschaften hilfreichen Keimarten gilt es herauszufinden und Wege zu ihrer Vermehrung zu entwickeln.

Das ist aber noch ein langer Weg. Biofilme sind aber in ihrer Komplexität von den Experten noch nicht gut verstanden. Die Zahl der Einflussfaktoren auf die Zusammensetzung und das Wachstumsverhalten von Biofilmen ist vielfältig: pH-Wert, Temperatur, Chlorgehalt – und nicht zuletzt das Nahrungsangebot für die Mikroben. Auch Oberflächen können eine Rolle für die Entwicklung von Populationen von Keimen spielen. Bakterien können zum Beispiel aus Gummidichtungen Nährstoffe beziehen.

Wasserversorger halten das Trinkwasser heute eher nährstoffarm. Die harmlosen Bakterien sind an diese Bedingungen gut angepasst. Darmbakterien etwa brauchen einen „viel reichhaltiger gedeckten Tisch“ und gehen deshalb ein. Die Nährstoffknappheit sorgt dafür, dass krankheitserregende Keime absterben und gesundes, so genanntes „stabiles“ Trinkwasser entsteht. Dieses Erfolgsrezept ist besser als das in den USA verwendete Verfahren, wo Wasser gechlort wird.

Unerwünschte Keime im Trinkwasser

Trotzdem kommt im Trinkwasser auch immer wieder unerwünschte und mitunter gefährliche Keimbesiedlung vor. Gesundheitlich bedenklich wird es immer dann, wenn die Menge und die Art der Keime nicht mehr zu dem „Mikrokosmos Mensch“ passen.
Infektionen mit Legionellen können bei Menschen mit einem bereits geschwächten Immunsystem zur „Legionärskrankheit“ führen, einer Lungenentzündung mit hohem Fieber und grippeähnlichen Symptomen. Die Bakterien sind aber für gesunde Menschen ungefährlich.
Doch nicht nur Legionellen als „wasserliebende Bakterien“ können schwerwiegende Infektionen verursachen, auch koliforme Keime („Darmbakterien“) oder Pseudomonaden (z.B. Pseudomona aeruginosa) sind häufig in Trinkwassersystemen zu finden und können, je nach Menge, unsere Gesundheit erheblich beeinträchtigen.

Tipps für Haushalte:

  1. Wasser zu verbrauchen ist einer der wichtigsten Ratschläge von Experten für den eigenen Haushalt, um damit die Keimzahl zu verringern. Wenn Wasser zulange in der Leitung steht, wie z.B. nach einem Urlaub oder einem lange unbenutzten Wasserhahn, können sich unerwünschte Bakterien leichter vermehren (bereits 3-4 Tage können dafür reichen). Deshalb anschließend das Wasser lange laufen lassen!
  2. Warmwasserregler richtig heiß stellen. Das ist zwar nicht unbedingt energiesparender, aber hygienischer.
  3. Warmwasserspeicher sollten regelmäßig gewartet werden, um Kalk und Schlammablagerungen gering zu halten.
  4. Als langfristige Maßnahmen sollte man bei Wasserinstallationen in moderne und zertifizierte Materialien investieren, um die Bildung von Biofilmen und damit die Keimbesiedlung zu minimieren. Verordnungen

Infos dazu vom Umweltbundesamt:
http://www.umweltbundesamt.de/publikationen/ratgeber-trink-was-trinkwasser-aus-Hahn

 

Quellen:

Press release Lund University: ATCH: Our water pipes crawl with millions of bacteria

Originalartikel: Bacterial Community Analysis of Drinking Water Biofilms in Southern Sweden

Wie gut ist unser Trinkwasser? (ZDF Portal)

Webseite des AK Trinkwasserinstallation und Hygiene

 

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Weihnachtsgans nicht duschen!

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Gesunde Weihnachtsgans (Quelle: Jürgen Howaldt)

In wenigen Wochen ist Weihnachten. Dazu gehört der knusprige Gänse- oder Entenbraten mit Füllung, Knödel und Rotkraut. Aber Vorsicht! Schon beim Zubereiten des Geflügels gibt es auch aus mikrobiologischer Sicht einiges zu beachten, wenn man seine gesamte angereiste Familie nicht über die Feierlichkeiten mit Übelkeit lahmlegen möchte.

So wurde nämlich in den USA regelmäßig eine Welle von Infektionen nach den typischen im November liegenden Thanksgiving-Essen beobachtet. Das traditionelle Truthahnessen entpuppte sich als äußerst kritischer Feiertag. Erst wurde der Vogel gefüllt und danach füllten sich Arztpraxen und Kliniken. Was war die Ursache?

Hinter der Infektionswelle steckte die seit Ewigkeiten übliche Praxis der meisten Menschen, ihr Geflügel vor der Zubereitung sorgfältig abzuwaschen. Damit soll das Federvieh vor dem Verzehr von Schmutz oder Keimen befreit werden. Das funktioniert aber leider nicht! Zumindest nicht in Sachen Hygiene.

Keime wie Salmonellen und Campylobacter, die auf dem rohen Geflügelfleisch sitzen, werden durch die ausgiebige Wasserdusche nur sehr effektiv in der Küche verteilt. Kleine Wassertropfen spritzen vom Fleisch weg und landen auf Arbeitsflächen, Küchenutensilien oder auch auf der Kleidung. So können Keime in Essen gelangen, welches später nicht abgekocht wird, wie z.B. Salat. Alles was in einem Umkreis von 80 Zentimetern bis zu drei Metern von der Spüle entfernt ist, kann getroffen werden. Mach Dir die Mühe und prüfe mal mit einem Maßband, welche Gegenstände in Deiner Küche alle erreichbar sind.

Schon ein einziger Tropfen Saft von rohem Geflügel kann genügend Bakterien enthalten, um eine Lebensmittelvergiftung zu verursachen. Und das kann bei Campylobacter, dem König der Durchfallerreger, ganz schön unangenehm werden. In Deutschland gehen jedes Jahr 70.000 Lebensmittelvergiftungen auf sein Konto. Erste Symptome treten meist drei bis vier Tage nach der Infektion auf. Dazu gehören Durchfall, Bauchkrämpfe, Brechreiz, Fieber und Kopfschmerzen. Im Normalfall kann die Krankheit zuhause auskuriert werden. Aber gerade für Menschen mit einem schwachen Immunsystem, Schwangere, ältere Menschen und Kinder unter fünf Jahren können solche Infektionen sogar lebensbedrohlich werden. Die Bakterien verteilen sich über den Blutstrom und können Nervenerkrankungen und Gelenkentzündungen auslösen.

Also auch wenn Dir Tim Mälzer, Sarah Wiener, Alfons Schubeck oder Frau Poletto in ihren Starkoch-Rezepten immer wieder vorschlagen Deinen Vogel gründlich abzuwaschen – es bleibt ein weitverbreiteter Irrtum! In den Familien werden die Rezepte oft von der Oma an die Tochter und heute an die kochbegeisterte Enkelin oder den Enkel weitergeben. Man bezeichnet die Infektionen, die zwangsläufig dadurch verursacht werden, auch als „Alte Damen-Krankheit“. Damit ist das althergebrachte Waschen von Geflügel auch Stoff für einen Generationskonflikt.

In den USA startete deshalb sogar eine Aufklärungskampagne „Don’t wash your chicken“ geleitet von der US-amerikanischen Ernährungswissenschaftlerin Jennifer Quinlan. Die Kampagne entstand im Rahmen eines Forschungsprojekts an der Drexel Universität in Philadelphia. Die Wissenschaftlerin schätzte, dass etwa 90 Prozent der US-Bürger ihr Fleisch zuerst abwaschen, bevor sie es in die Pfanne oder in den Ofen legen. Mit Youtube-Clips und Fotostorys geht sie gegen die Unsitte des Abwasches von rohem Geflügel vor, informiert und klärt auf. Wie durch eine Lupe sieht man in der „Germ-Vision“ der Animation, wie sich die sonst unsichtbaren Keime verteilen.

 

Etwas Hygiene hilft im Kampf gegen die Keime. Hier die wichtigsten Tipps im Umgang mit rohem Geflügel:

  1. Rohes Geflügel im Kühlschrank unten lagern, damit der Geflügelsaft nicht weitere Lebensmittel kontaminiert.
  2. Die Kühlschranktemperatur sollte 5 Grad Celsius nicht überschreiten.
  3. Rohes Geflügel nicht waschen. Die Keime werden nicht entfernt, nur weiterverbreitet.
  4. Geflügelfleisch sofort in den Bräter, Pfanne oder Ofen. Durchgaren bis kein rosafarbenes Fleisch mehr sichtbar ist. Der Geflügelsaft sollte klar sein.
  5. Kochutensilien sorgfältig reinigen. Kein Kochbesteck weiterverwenden, welches vorher für rohes Fleisch eingesetzt wurden.

 

Quelle: Food Standards Agency

Und zum Schluss noch etwas Geschichte zur Entstehung des klassischen Gänsebratens zum Weihnachtsfest. Die englische Königin Elisabeth I. soll für das populärste Weihnachtsessen in Europa verantwortlich sein. „The Virgin Queen“ aß schon im Jahre 1588 zu Weihnachten Gänsebraten als ihr die frohe Nachricht überbracht wurde, dass die Spanische Armada vernichtend geschlagen wurde. Aus Freude über den wichtigen Sieg und als gutes Omen soll sie daraufhin die Gans zum offiziellen Weihnachtsbraten erklärte haben (Quelle: Gourmet Globe).

 

Ein schönes und gesundes Weihnachten wünsche ich Dir!

 

 

 


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Schokolade – Teamwork von Mikroben

 

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Schokolade (Pixabay)

Schokolade macht glücklich! Wusstet ihr, dass ohne Mikroorganismen gar keine Schokolade produziert werden könnte? Der besondere Geschmack und der zarte Schmelz bilden sich durch die fein abgestimmte Mitarbeit vieler mikroskopisch kleiner Helfer aus.  Nur durch Hefen, Milchsäure- und Essigbakterien, die bei der Fermentation der Kakaobohnen zusammenwirken, entstehen die Vorläufer der Schokoaromen.

Aber zuerst zur Einstimmung ein kleiner Ausflug in die spannende und weltumspannende Geschichte der Schokolade.

 

Von den Mayas bis zum Liebling der Massen

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Azteken bei der Zubereitung des „Xocolatl“: Kakaobohnen werden geröstet, gemahlen und mit Wasser und Gewürzen schaumig gerührt (Olfert Dapper, „Die unbekannte Neue Welt“).

Das Wort Kakao stammt vom Wort „Theobroma cacao“ = Kakaobaum ab und hat seinen Ursprung in Mittelamerika, genau wie die Pflanze. Schon vor über 3.500 Jahren bereiteten als erste Menschen die Olmeken die Urform der Trinkschokolade zu.

Später übernahmen die Mayas und Azteken diese Kultur. Aus gemahlenem Kakao, gewürzt mit Chili, Vanille und Honig bereiteten sie einen besonderen Powerdrink, die „Xocolatl“ zu. Der Geschmack der Trinkschokolade war eher bitter, oft scharf gewürzt und nur hohen Königen oder Priestern vorbehalten. Kakaobohnen waren auch als Zahlungsmittel weitverbreitet. Die Azteken mussten einen Teil ihrer Steuern mit den Bohnen bezahlen.

Handelsmonopol der Spanier

Der Eroberer Kolumbus beobachtete im Jahre 1502 die Kakaobohnen als Zahlungsmittel auf einem Markt und berichtete davon. Erst 1528 brachte der damalige Statthalter Hernán Cortés dem spanischen König Karl V. das mittlerweile auf Plantagen angebaute „Kakaobohnengeld“ aus Südamerika mit.

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Hernán Cortés (Public Domain)

Die Kakaobohnen wurden natürlich auch probiert. Aber die bittere Trinkschokolade mundete den Spaniern nicht. Erst als sie mit Rohrzucker und Vanille verfeinert wurde, begann der Siegeszug als Luxusgetränk in Europa. Die Trinkschokolade war schnell Teil des spanischen Hofzeremoniells. Über 100 Jahre behielten die Spanier das Handelsmonopol für Kakaobohnen.

Bis ins 19. Jahrhundert hinein blieb die Schokolade ein Luxusgut für die Reichen und den Adel. Erst als Maschinen zur Verarbeitung des Kakaos erfunden wurden und die Erträge im Anbau stiegen, könnten sich auch ärmere Bevölkerungsschichten Schokolade leisten.

Den endgültigen Schritt der Trinkschokolade für Reiche in Richtung Tafelschokolade für alle Liebhaber haben wir einigen großen Persönlichkeiten zu verdanken: 1828 ermöglichte Van Houten erstmal die Herstellung von Kakaopulver. 1847 produzierten Fry & Son die erste Tafelschokolade. Daniel Peters erfand die Milchschokolade, indem der Schweizer Erfinder zu ihrer Herstellung das wenige Jahre zuvor von Henry Nestlé erfundene Milchpulver verwendete. Und dank dem 1879 von Rudolphe Lindt entwickelten Prinzips des Conchierens zergeht uns heute jedes Stück Schokolade mit zartem Schmelz auf der Zunge.

 

Kein Schokoladenaroma ohne kleine Helfer

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Kakaobohnen (Wikimedia Commons)

Bei der Herstellung der Schokolade haben die Mikroben ganz wichtige Aufgaben. Die gelben bis rotbraunen Früchte des Kakaobaums sind der Startpunkt für alle kommenden Genüsse. Jede Frucht enthält 40 bis 50 Kakaobohnen, so viel wie man für eine Tafel Schokolade benötigt. Die Bohnen schmecken noch nicht im Geringsten nach Schokolade. Sie sind sehr bitter, weil sie viele Gerbstoffe (Polyphenole) beinhalten. Auch ihre Farbe ähnelt in keiner Weise dem braunen Genussmittel. Sie sind violett.

Vom Samen zur Bohne

ernteMeist noch am Tag der Ernte werden die Kakaofrüchte für einen ersten sehr wichtigen Schritt in der Herstellung – die Fermentation – vorbereitet. Dafür werden die Kakaobohnen samt Fruchtfleisch in Kästen oder auf Bananenblättern ausgebreitet und zugedeckt. Der hohe Zuckeranteil im Fruchtfleisch sorgt dafür, dass es in der tropischen Hitze sehr schnell anfängt zu gären. Erst durch die Fermentation der Kakaosamen entstehen die Aromavorstufen, die später das typische Kakaoaroma ausbilden. Die Dauer der Fermentation hängt von der Kakaosorte, der Menge der Technik und auch den klimatischen Bedingungen ab. Schon lange ist bekannt, dass daran Hefen, Milch- und Essigsäurebakterien beteiligt sind. Im Wesentlichen unterscheidet man drei Phasen der Fermentation.

Anaerobe Phase (Ohne Sauerstoff)

Der im Fruchtfleisch enthaltene Zucker wird durch Hefen abgebaut. Es entsteht Alkohol. Milchsäurebakterien sind ebenfalls am Prozess beteiligt. Dabei verflüssigt sich das Fruchtfleisch und die Samen werden frei. Diese beginnen zu keimen und bilden Enzyme, die später geschmacksentscheidend sind.

Aerobe Phase (Mit Sauerstoff)

Luft dringt jetzt in die Kakaosamen ein und oxidiert den Alkohol unter Beteiligung von Essigsäurebakterien zu Essigsäure (Acetat). Das Acetat ist die Schlüsselsubstanz für die spätere Aromaentwicklung. Die Temperatur steigt bis auf 45 bis 50 Grad Celsius an. Dadurch sterben die Kakaosamen ab und werden zu Kakaobohnen.  

Postmortale Phase

Stirbt der Keim ab, werden bei den Bohnen gleichzeitig verschiedene chemische Prozesse ausgelöst. Dadurch verflüchtigen sich einige der bitteren Stoffe durch die jetzt durchlässigeren Häute. Außerdem werden auch Enzyme aktiv, die ein bestimmtes Eiweiß der Bohne in die Grundbausteine, die Aminosäuren, zerlegen. Diese spielen später noch eine wichtige Rolle. Beim Rösten der Kakaobohnen sorgen sie dafür, dass sich die typischen Kakaoaromen bilden.

Fazit: Nach der Fermentation sind die Kakaobohnen lange nicht mehr so bitter und sie sehen auch farblich schon aus wie die bekannte Schokolade. Auf manchen Plantagen werden die Kakaobohnen zur Fermentation auch in Körbe oder Fässer gegeben. So werden sie nicht so leicht von Schädlingen befallen. Besonders verbreitet ist heute die Kastenfermentation in großen Holzkisten. Durch den Einsatz von natürlichen Starterkulturen mit der richtigen Zusammensetzung an Mikroorganismen können Kakaobauern den Ertrag von Kakao-fermentationen verbessern.

 

Wie Schokolade gemacht wird

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In der Fabrik werden die Bohnen dann gereinigt und geröstet. Bei bis zu 150 Grad werden den Kakaobohnen die Aromastoffe entlockt, die später den typischen Geschmack der Schokolade ausmachen. Dabei kommen die schon erwähnten Aminosäuren aus der Fermentation wieder ins Spiel. Bis zu 600 verschiedene Inhaltsstoffe sind für das typische Aroma von Schokolade verantwortlich.

Nach dem Rösten schmecken die Bohnen schon fast wie Schokolade. Sie werden nun noch gemahlen und gewalzt und in winzig kleine Kakaopartikel reduziert. Davor kommen noch je nach Schokoladensorte weitere Zutaten wie Kakaopulver, Zucker, Milchpulver, Kakaobutter, Pflanzliche Ersatzfette (bis zu 5 Prozent) Vanillearoma und Lecithin dazu.

Nach dem Feinvermahlen ist die Masse nicht mehr flüssig, sondern trocken und bröselig auf der Zunge. Rodolphe Lindt entdeckte, dass man das Problem lösen kann, durch leichtes Erwärmen und langes Rühren – das Conchieren. Er erfand 1879 eine Maschine, die die Stückchen in der Schokoladenmasse so verwirbelt, dass das Fett aus den Furchen der Kakaopartikel herausläuft. Durch den Prozess werden der Schokoladenmasse Feuchtigkeit und unerwünschte Geruchs- und Geschmacksstoffe entzogen. Nach dem Conchieren ordnen sich Fett und Kakaopartikel gleichmäßig in der Masse an und das Fett umgibt die Teilchen wie ein feiner Film. Nun können alle Köstlichkeiten aus Schokolade produziert werden. Heutzutage verspeisen wir Deutschen im Schnitt rund zehn Tafeln Schokolade im Jahr.

 

Erst Mikroben machen Schokolade gesund

Für alle Schokoholics hier noch eine Information am Rande. Das Naschen von dunkler Schokolade ist sehr gesund. So verbessert sie die Flexibilität und Gesundheit der Gefäße, beugt Herz-Kreislauf-Erkrankungen vor und soll sogar das Gedächtnis fördern.  Ursache dafür sind die im Kakao enthaltenen chemischen Substanzen, Polyphenole, wie Katechin und Epikatechin. Sie wirken zum Beispiel als Antioxidantien und schützen so Zellen vor Schäden durch aggressive Moleküle.

Aber nur wenn wir auch die richtige Mikrobengemeinschaft im Darm mit uns tragen, kann unser Körper die gesunden Inhaltsstoffe des Kakaos zu den im Körper wirksamen Substanzen zersetzen. Das haben US-Forscher in einem Experiment gezeigt. Die Zusammensetzung der Darmflora spielt eine sehr wichtige Rolle dafür, wie gut die gesundheitsfördernden Bestandteile des Kakaos verdaut werden. Für die guten Mikroben, wie Bifidobakterien und Milchsäurebakterien, ist dunkle Schokolade u.a. eine bevorzugte Nahrungsquelle. Ist die Darmflora durch ungesunde Ernährung aus dem Gleichgewicht überwiegen Mikroben, wie z.B. Clostridien, die die gesunden Kakaobestandteile verschmähen. Antioxidantien und Entzündungshemmer werden dann unverdaut ausgeschieden.

Die Empfehlung der Experten für einen gesunde Ernährung ist daher: vor allem eine ballaststoffreiche Nahrung und Präbiotika.

Also zur Schokolade immer mal einen Apfel essen!

Weiterlesen:

Applied Environmental Microbiology, 2014; http://aem.asm.org/content/early/2014/05/12/AEM.01048-14.abstract

John Finley (Louisiana State University, Baton Rouge) et al., 247th National Meeting & Exposition of the American Chemical Society (ACS)

 

Alt-Aztekisches Kakaorezept

Für 4 Tassen

Zutaten
4 Tassen Wasser
1 Stange Vanille (ca. 8 cm Länge),
längs halbiert
1 grüne Chilli, entkernt, gehackt
1 Tasse dunkles Kakaopulver
1 EL flüssiger Honig

Zubereitung
Das Wasser mit der Vanillestange aufkochen lassen, dann die Chillistücke dazugeben und mitkochen lassen. Anschließend den Kakao mit etwas Wasser anrühren und in das kochende Wasser geben. Aufkochen lassen, Vanille herausnehmen. Flüssigkeit mit dem Mixstab pürieren, so fein, dass von den Chillistückchen nichts mehr zu spüren ist. Der Kakao muss schäumen. Anschließend den Honig einquirlen.

 


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Blaugrüne Invasion im Obstregal

Draußen wintert es so vor sich hin. Richtiges Schnupfen- und Hustenwetter. Ich sollte unbedingt etwas für mein Immunsystem tun. Vitamin C muss her! Prima, ich habe doch noch Orangen im Regal. OBSTSALAT – darauf habe ich jetzt richtig Appetit!

Leider kann ich diese Klasse-Idee beim Hin- und Herwenden der ersten Orange gleich ad acta legen. Ein blau-grüner und etwas staubiger Pilz thront mitten auf der ersten Orange. Bei näherem Hinschauen hat er sich in der Obstbox auch schon etwas weiterverbreitet und andere Früchte „angepudert“. Zum Einkaufen ist es definitiv zu spät. Super, jetzt stehe ich in Nahrungskonkurrenz mit einer Mikrobe! Mist!

Orange Infiziert mit Penicillium digitatum @Susanne Thiele

Orange infiziert mit Penicillium digitatum
@Susanne Thiele

Aber um welchen Pilz handelt es sich eigentlich? Mein persönlicher Pilzexperte gibt einen Tipp per Ferndiagnose auf mein Täterfoto: Grün- oder Blauschimmel, typische Verderbniserreger an Zitrusfrüchten wie Orangen oder Zitronen. Fachlich korrekt heißen die Verdächtigen Penicillium digitatum (Grünschimmel) oder Penicillium italicum (Blauschimmel). Beide gehören zu den Pinselschimmeln, die so genannt werden, weil ihre  die Pilzsporen an den sogenannten Konidienträgern pinselartig angeordnet sind. Aha!

Schimmel_pinselschimmel_penicillium(@wikipedia)
Diese Pinselschimmel können ungeheure Massen an Sporen bilden, die sich vorwiegend auf dem Luftweg verbreiten. Wahre Kosmopoliten!
Die Zitrusfrüchte und ihr Saft sind ein idealer Nährboden für Mikroorganismen. Die Pilzsporen dringen in kleine Wundstellen der Orange ein und bilden dort weiße kreisförmige Pilzherde. Die Pilzhyphen, verzweigte Pilzfäden, werden als ein watteähnlicher Überzug sichtbar. Die Orangenhaut wird aufgelockert, etwas schmierig und später mit einem grünen oder blaugrünen Sporenteppich überzogen, der uns staubig erscheint.

Apropos Farbe. Hier kann man die beiden Täter gut unterscheiden. Der Grünschimmel (Penicillium digitatum) ist eher oliv-grün. Der Blauschimmel (Penicillium italicum) erscheint wirklich hübsch blaugrün fast türkis-farben.

Auch bei den Lagertemperaturen der Orangen bevorzugen die Pinselschimmelarten unterschiedliche Klimabedingungen.

Penicillium italicum kann sogar bei Kühltemperaturen um 4-10 Grad Celsius wachsen. Das macht eine effiziente Lagerung in Containern schwieriger. Die Früchte werden deshalb chemisch mit z. B. Diphenyl, Thiabendazol gegen Blau- und Grünschimmel behandelt, teilweise liegen aber hohe Resistenzen gegen diese Fungizide vor. Der Pilz bildet außerdem die toxischen Metabolite Verruculon und Italicinsäure, die giftig für den Menschen sind.
Der Grünschimmel Penicillium digitatum wächst gut bei Lagertemperaturen zwischen 20 – 25 Grad Celsius.

Die Orange, die ich im Experiment nach einer Woche ungestörten glücklichen Pilzwachstums nochmal fotografiert habe, zeigt beide Pinselschimmelarten mit den typischen Farbausprägungen. Die feindliche Übernahme meiner Obstkiste war also ein gemeinsames strategisches Unterfangen!

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Mich beruhigt, dass beide Pinselschimmel die Orangen trotz der Lagerbehandlung im Container überhaupt noch fressen! Etwas Natur scheint noch übriggeblieben zu sein. Und ich kaufe mir jetzt neue frische Bio-Orangen für mich alleine…

Ein Zeitraffer-Video der Cornell University, welches mit Penicillium italicum infizierte Orangen zeigt.

Alles Käse : Wie kommen die Löcher in den Käse?

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Quarter of Emmental cheese head isolated on a white background.

(Update: 24.09.2023)

Käsebrote in freier Wildbahn gehören normalerweise zu einer eher selten fotografierten Spezies. Doch der Braunschweiger Fotograf Wilhelm Koch widmete diesem Thema im Jahre 2015 eine ganze Fotoausstellung und da taucht die Klassikerfrage natürlich wieder einmal auf:

Wie kommen die Löcher in den Käse?“

Ehe wir jetzt wie in Kurt Tucholskys gleichnamiger Erzählung einen ausufernden Streit unter allen Beteiligten provozieren, weil keiner das richtig beantworten kann, ein paar Gedanken dazu.
Es wurden schon viele mutige Spekulationen darüber aufgestellt, wie die Löcher im Käse so geschickt platziert werden. Da werden hungrige Mäuse und fleißige Schweizer verdächtigt, die mit Spezialbohrmaschinen den Käse zerlöchern oder sogar eine besondere Plätzchenform für den Käseteig vermutet. Aktuellen Recherchen zufolge, soll es auch eine Käse-Mafia geben, die den Käse damit einfach interessanter gestalten will oder mit einer cleveren Marketingstrategie für weniger Produkt in der Verpackung sorgt. Alles natürlich Unsinn.

Große Löcher, kleine Löcher

Nun ist das mit den Löchern an sich schon eine Definitionsfrage. Wie groß ist groß? Es gibt kleine Löcher, so wie im Tilsiter Käse oder sehr große Löcher wie im Emmentaler, einem sogenannten „Großloch-Käse“.
Konzentrieren wir uns zuerst auf den Schweizer Emmentaler. Dann ist die Antwort ganz einfach. Die Löcher entstehen durch Gasblasen, die im Käsereifeprozess von Bakterien produziert werden. Die Mikroorganismen werden dem Käse während seiner Herstellung zugesetzt. Während der Käse langsam reift, sorgen die Bakterien dafür, dass der Milchzucker, die Lactose, fast vollständig über Milchsäure zu Propionsäure abgebaut wird. Ab zirka 3 Monaten ist die Lactose vollständig abgebaut. Dann besteht selbst für laktoseintolerante Menschen kein Problem mehr.

Bei der Reifung des Hartkäses Emmentaler sind vor allem die Propionsäurebakterien wichtig. Sie produzieren neben anderen Produkten auch das Gas Kohlendioxid, welches wir aus der Cola oder dem Mineralwasser kennen.
Der Emmentaler-Käse ist außen von einer harten Rinde umschlossen. So kann das Kohlendioxid nicht aus dem weichen Käseteig entweichen. Die Folge: es entsteht ein Überdruck und der Käse wird an einigen Stellen mehr oder weniger aufgebläht. Je größer die Löcher, desto höher ist der Anteil der Propionsäurebakterien.
Bereits nach wenigen Wochen leben über 100 Milionen Propionsäurebakterien in einem Gramm Käse und sorgen für die Vergärung zu Kohlendioxid und Propionsäure. Diese Phase zu steuern, erfordert vom „Käser“ viel Erfahrung, weil die Käselaiber wie Kuchen aufgehen. Sie werden dann später in einem kühlen Reiferaum weitergelagert. Auch für den süßen und nussigen Geschmack des Emmentalers sind diese Bakterien die Ursache.

Propionibacterium acnes_DSM_30919

(Propionibacterium acnes DSM 30919, @DSMZ)

Aber wie war das denn mit den kleinen Löchern, wie z. B. im Gouda. Hier werden andere Bakterien eingesetzt, die weniger Gase und damit auch weniger und kleinere Löcher entstehen lassen.
Die winzigen schlitzartigen Löcher im Tilsiter Käse haben übrigens überhaupt nichts mit Bakterien zu tun. Sie entstehen, wenn die Käsemasse nicht von einer Maschine, sondern von Hand in lockeren Schichten in eine Form gedrückt wird.

Aber im Endeffekt ist es uns ja auch egal, wie die Löcher in den Käse kommen.
Hauptsache, er schmeckt!

Mikrobiologische Grüße

Eure Susanne