Screening neuer natürlicher Substanzen und Substanzmischungen auf ihre antimikrobielle Wirkung besonders gegen Schimmelpilze und Hefen

Hochschule Coburg forscht nach alternativen Konservierungsmitteln – Ätherische Öle wirken natürlich antimikrobiell

Hefen und Schimmelpilze verderben nicht nur Lebensmittel, sie können Verbraucher auch krank machen. Um Lebensmittel so lange wie möglich haltbar zu machen, nutzen Produzenten unterschiedliche Maßnahmen. Ein von uns gefördertes Forschungsprojekt an der Hochschule Coburg hat gezeigt, dass auch ätherische Öle das Wachstum von Mikroorganismen hemmen. Doch haben sie auch das Potential, in der Industrie künftig als natürliches Konservierungsmittel zum Einsatz zu kommen?

In der ersten Förderphase des Projektes „Screening neuer natürlicher Substanzen und Substanzmischungen auf ihre antimikrobielle Wirkung besonders gegen Schimmelpilze und Hefen“ wurde in einer Literaturrecherche der aktuelle Wissensstand über die Wirkung antimikrobieller Substanzen gegen Verderbniserreger zusammengefasst. Dabei zeigte sich folgendes Ergebnis: Neben der Zugabe von antimikrobiellen Peptiden, Milchsäurebakterien, organischen Säuren und ätherischen Ölen, waren be-sonders die definierten Bestandteile ätherischer Öle vielversprechend in der Wirkung, wenngleich diese nur gegen eine kleine Diversität an Mikroorganismen getestet wurden. Während die bisherigen Untersuchungen Schimmelpilze thematisierten, waren Hefen unterrepräsentiert.

Aufgrund dieser Lücken in den relevanten, verfügbaren Datensätzen wurden 11 unterschiedliche Bestandteile ätherischer Öle auf ihre Wirkung gegen eine Auswahl von13 lebensmittelverderbenden He-fen und drei Schimmelpilzen getestet. Dafür wurde zunächst die Löslichkeit/Emulgierbarkeit der Bestandteile in Tween 20, Ethanol und Dimethylsulfoxid ermittelt. Anschließend wurde eine mögliche Wachstumshemmung der Hefen und Schimmelpilze durch verschiedene Konzentrationen des Emulgators bzw. der Lösungsmittel bestimmt.

Basierend auf diesen Vorversuchen konnte ein Verfahren für die Ermittlung der minimalen Hemmkonzentration (MHK) der Bestandteile ätherischer Öle im Mikrodilutionsverfahren etabliert werden.

Die unterschiedlichen Bestandteile ätherischer Öle zeigten eine substanz- und stammspezifische anti-mikrobielle Wirkung. Die höchste antimikrobielle Wirksamkeit hatten Citral und Zimtaldehyd. Bereits 31,25 nL/mL Zimtaldehyd waren ausreichend, um das Wachstum der Hefestämme Dekkera bruxellensis, Hansenula anomala und Schizosaccharomyces pombe effektiv zu inhibieren. Stammspezifisch konnte der Schimmelpilz Penicillium funiculosum mit den geringsten Konzentrationen von allen Substanzen im Wachstum gehemmt werden. Im Gegensatz dazu hatte die Hefe Issatchenkia orientalis die höchste Toleranz gegenüber allen getesteten Bestandteilen der ätherischen Öle.

Zukünftig könnte eine Kombination der Bestandteile von ätherischen Ölen das Potential einer synergistischen, antimikrobiellen Wirkung entfalten, so dass durch eine geschickte Kombinatorik die Konzentration der einzelnen Bestandteile reduziert werden kann – ohne die antimikrobielle Wirksamkeit zu verlieren. Hierzu ist ein tiefergehendes Verständnis der Wirkmechanismen auf die Verderbniserreger ebenfalls von hohem Interesse.