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Verfahren zur Konservierung von Lebens-oder Futtermitteln Das erfindungsgemäße
Verfahren zur Konservierung von der Ernährung von Mensch und Tier dienenden Produkten
basiert auf der Erkenntnis, daß das Wachstum und die Entwicklung von Mikroorganismen,
durch welche die Lebens- oder Futtermittel verderben, durch die niederen Alkylester
der 2-Halogenacetessigsäuren gehemmt oder verhindert werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß man die dem Angriff
und der Zerstörung durch Mikroorganismen ausgesetzten Lebens- oder Futtermittel
mit einer einem Alkylester der 2-Halogenacetessigsäure der Formel
in der -alkyl eine niedere Alkylgruppe und X ein Halogenatom bedeutet, in einer
Menge zwischen 5 Teilen auf 1 Million bis zu 0,5 Gewichtsprozent versetzt.
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Die Ester, deren Alkylgruppe bis zu 4 Kohlenstoffatomen enthält und
in der das Halogen ein Brom- oder Chloratom ist, sind bevorzugte Verbindungen, weil
es sich gezeigt hat, daß sie die am stärksten wirksamen bioziden Konservierungsmittel
sind.
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Diese mikrobioziden Ester besitzen außerdem die auch sonst für Zusatzstoffe
zur Lebens- oder Futtermittelkonservierung erforderlichen Eigenschaften, d. h. daß
sie in der für die Erhaltung der Lebens- oder Futtermittel erforderlichen Konzentration
weder für den Menschen noch für die Tiere giftig sind, die die Nahrung zu sich nehmen.
Darüber hinaus sind sie ohne Einwirkung auf den Geschmack der Lebensmittel. Die
Ester sind weiterhin flüchtig, so daß sie während des Kochens vollständig aus den
Lebensmitteln entfernt werden. Auch wird angenommen, daß sie im menschlichen oder
tierischen Stoffwechsel in unschädliche Produkte umgewandelt werden, die zusammen
mit anderen Stoffwechselprodukten ausgeschieden werden. Diese Ester stellen praktisch
neutrale Verbindungen dar und verändern daher den pH-Wert der behandelten Lebensmittelprodukte
kaum.
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Es konnte festgestellt werden, daß sich das erfindungsgemäße Verfahren
an erster Stelle für die Konservierung von eiweiß- und/oder fetthaltigen Lebens-oder
Futtermittelprodukten eignet, beispielsweise zur Konservierung von Fleisch, Fisch,
Schalentieren und Käse.
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Wie später noch gezeigt wird, sind diese 2-Halogenacetessigsäureester
gegen ein breites Spektrum von Mikroorganismen äußerst wirksam, zu denen auch Bakterien,
Hefen, Pilze und Actinomycetes gehören. Diese Wirksamkeit bleibt auch in Gegenwart
von organischen Substanzen bestehen, auf denen sich diese Organismen sonst sehr
leicht vermehren. Die Ester sind besonders wirksam gegenüber Pilzen. In vielen Fällen
reicht die geringe Konzentration von etwa 5 Teilen auf 1 Million Teile der Gewichtsmenge
der zu schützenden Produkte aus, um diese vor einem Angriff gegen die Pilze zu schützen.
Im Falle von Bakterien, Actinomycetes und Hefen sind gewöhnlich etwas höhere Konzentrationen
der mikrobioziden Ester erforderlich, obwohl auch hier in einigen Fällen eine so
geringe Konzentration des mikrobioziden Mittels wie 10 Teile auf 1 Million einen
Schutz gegen Bakterien und Actinomycetes bewirkt. In den meisten Fällen wird eine
Konzentration des Konservierungsmittels von mehr als 10/, nicht erforderlich sein.
Gewöhnlich wird eine Konzentration von über etwa 50 Teilen auf 1 Million für einen
angemessenen Schutz verwendet. Jedoch ist es meist nicht notwendig, mehr als ungefähr
1/,0/, des mikrobioziden Mittels zur Erreichung des gewünschten Schutzes zu verwenden.
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Bis zu einem gewissen Grad sind diese Ester der Halogenacetessigsäuren
in Wasser löslich und können in vielen Fällen in Form einer wäßrigen Lösung angewendet
werden. Diese Ester können leicht in Wasser
dispergiert werden,
so daß ebenfalls eine Dispersion verwendet werden kann. Nach Wunsch können geeignete
genießbare Emulgatoren zugesetzt werden. Außerdem sind diese Ester in anderen Stoffen
löslich und/oder in denselben ohne weiteres dispergierbar, beispielsweise in pflanzlichen
Ölen und Fetten. Sie können in diesen Medien als Lösung oder Dispersion angewendet
werden. Die Ester können z. B. Gelatine, Algin, Pektinen od. dgl. zugesetzt werden.
Nach Wunsch können sie in Wasser aufgelöst werden. Diese Lösung kann eingefroren
werden und als solche für die Verpackung der Lebensmittel benutzt werden. Durch
Dispersion oder auch durch Auflösung in Wasser können höhere Konzentrationen der
Ester erhalten werden und die Lösung oder Dispersion eingefroren werden. Durch gründliches
Mischen der Ester mit feinverteilten, genießbaren, festen Stoffen, wie Milchpulver,
Mehl od. dgl., können auch feste, diese Ester enthaltende Zubereitungen erhalten
werden.
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Um das notwendige, gründliche Zusammenmischen der Ester und der zu
schützenden Lebens- oder Futtermittel sicherzustellen, kann jede geeignete und verwendbare
Methode verwendet werden. So können die Ester den Lebensmittelprodukten durch Mischen
zugesetzt werden. Auf diese Weise können z. B. Wurstwaren und andere Fleischwaren
ohne weiteres geschützt werden. Verläuft die Herstellung von Lebensmitteln im wesentlichen
in steriler Weise, so können dieselben durch einen Überzug auf ihrer Oberfläche
gegen den Angriff der Mikroorganismen geschützt werden. Hierzu können beispielsweise
die Lebensmittelprodukte in eine flüssige oder halbflüssige Zubereitung der Ester
getaucht werden oder mit einer solchen Zubereitung gewaschen, besprüht oder bestrichen
werden. Außerdem kann auch eine feste Zubereitung der Ester auf die Lebensmittel
aufgestäubt werden.
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Die Ester können gemäß einer Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens
auch in oder auf die für die Verpackung der Lebensmittel benutzten Stoffe ein- oder
aufgebracht werden. So können Verpackungsmaterial wie Papier, Pergamentpapier, Tuch
oder andere poröse Stoffe oderi gelatinöse Produkte, die für einen Überzug auf Lebensmitteln
verwendet werden, mit den Alkylestern der 2-Halogenacetessigsäure versetzt werden.
Auch Folien oder plastische Filmschichten wie auch anderes nicht poröses Verpackungsmaterial
können mit einer Esterschicht überzogen werden.
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Wegen ihrer Flüchtigkeit können die Ester auch in verschließbare Packungen
eingebracht werden, wodurch die notwendige Esterkonzentration in dem das Lebensmittelprodukt
umgebenden Gasraum sichergestellt wird. Hierzu können sowohl flüssige als auch gasförmige
Ester verwendet werden.
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In den folgenden Versuchen wird die Wirksamkeit der niederen Alkylester
der 2-Halogenacetessigsäuren für die Konservierung von Lebensmitteln durch Hemmung
des Wachstums und der Entwicklung der Mikroorganismen, welche diese Lebensmittel
verderben, gezeigt.
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Zuerst wurden Versuche in vitro durchgeführt, um die Natur der Mikroorganismen
festzustellen, die von den Estern bekämpft werden können. Die Versuche wurden mit
Methyl-2-chloracetylacetat durchgeführt, das ein typischer Vertreter dieses Ester
ist.
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In der folgenden Tabelle werden die Ergebnisse dieser Versuche wiedergegeben,
welche die Wirksamkeit der Ester zur Bekämpfung eines breiten Spektrums von Mikroorganismen
erkennen lassen.
In direkteren Versuchen wurde dann Methyl-2-chloracetylacetat auf seine Wirksamkeit
für die praktische Konservierung von Lebensmitteln untersucht.
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In einer Versuchsreihe wurde Methyl-2-chloracetylacetat für die Konservierung
von Ochsenfleisch untersucht. In diesen Versuchen wurden Stücke von frischem Ochsenfleisch
3 Minuten lang in eine Lösung der Testsubstanz eingetaucht. Danach wurden die Fleischstücke
abtrocknen gelassen, in Petrischalen eingeschlossen und bei Zimmertemperatur aufbewahrt.
Zum Vergleich wurde unbehandeltes Ochsenfleisch demselben Verfahren unterworfen.
Nach einer Bebrütungsdauer von 16 Stunden wurden die Proben auf Geruchsbildung ausgewertet.
Außerdem wurden geringe Mengen in einer Lösung von Methylenblau suspendiert und
die Entfärbungsdauer für die Bestimmung der Zahl der vorliegenden Mikroorganismen
herangezogen. In Tabelle II werden die Ergebnisse Diner snlchen Versuchsreihe zusammenuestellt.
| Tabelle II |
| - Dauer in |
| Test |
| Geruchs- Minuten für |
| Testverbindung konzen- toation Bewertung dieMethylen- |
| blauentfär- |
| in ppm bung |
| Methyl-2-chlor- |
| acetylacetat .... 50 normal 135 |
| Blindversuch ..... - schlecht 45 |
In einem ähnlichen Versuch wurden auch Fische durch Eintauchen während 3 Minuten
behandelt. Nach einer Incubationsdauer von 48 Stunden im Eisschrank und von 12 Stunden
bei Zimmertemperatur wurden folgende Ergebnisse erhalten:
| Tabelle III |
| Testkonzen- Geruchs- |
| Testverbindung tration Bewertung |
| in ppm |
| Methyl-2-chloracetyl- |
| acetat . . . . . . . . . . . .. . . . 50 normal |
| Blindversuch ........... - schlecht |
Um die Wirksamkeit gasförmiger Ester zu bestimmen, wurden Stücke
von Brot und Käse in Plastikbeutel gegeben. Anschließend wurde der Ester in den
Beutel mit den Proben bei Zimmertemperatur zugegeben. Nach 10 Tagen wurden folgende
Ergebnisse erhalten:
| Tabelle IV |
| Menge der chemischen Quarkkäse- Brot- |
| Verbindung im Beutel bewertung bewertung |
| Blindversuch ............. ....... schimmelig schimmelig |
| 500 V,g ........................... normal - |
| 1 mg .......................... - normal |
Wie diese Ergebnisse zeigen, stellt der Ester ein hochwirksames fungizides Begasungsmittel
dar.
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Die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Mikrobiozide für die Aufbewahrung
von Krabben wurde folgendermaßen nachgewiesen: Auf den Boden von Petrischalen wurden
frische Krabben gegeben und die chemischen Testsubstanzen auf Glasplättchen neben
die Krabben gestellt und die Schalen dann verschlossen. Nach einer Aufbewahrungszeit
von 20 Tagen bei 4°C wurden die Krabben zerkleinert und auf organoleptische Veränderungen
untersucht. Die Ergebnisse waren die folgenden:
| Tabelle V |
| Herabsetzung der |
| Testverbindung Testkonzentration pg der Krabben Anzahl Bakterien- |
| in ppm nach dem Test Geruchsbewertung kolonien gegenüber |
| Blindversuch |
| Methyl-2-chloracetylacetat .. 400 7,5 normal gering |
| 600 7,5 normal wesentlich |
| 800 7,5 normal bedenklich |
| Blindversuch .............. - 8,0 schlecht |
Das Konservierungsmittel ließ keinen Geruch in den Krabben zurück.
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Methyl-2-chloracetylacetat wurde ebenfalls für eine Verwendung zur
Konservierung von Käse untersucht. Hierzu wurde frischer Cheddarkäse in Scheiben
geschnitten und die Scheiben mit den Sporen einer Penicilliumsuspension geimpft,
die aus verschimmeltem Cheddarkäse stammte. Die Scheiben wurden während 24 Stunden
bei 15°C incubiert, um das Wachstum der Schimmelpilze einzuleiten. Nach der Incubierung
wurde eine verdünnte Lösung einer bestimmten Menge der zu erprobenden chemischen
Substanzen gleichmäßig auf die Scheiben gesprüht.
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Die so behandelten Scheiben wurden dann neben nicht behandelten, jedoch
geimpften Käsescheiben in Petrischalen gegeben, und die Scheiben während 96 Stunden
bei 15'C gehalten.
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Die Wirksamkeit der zu erprobenden Substanz für die Konservierung
des Käses wurde durch den prozentualen Anteil der Oberfläche der Käsescheiben bestimmt,
welcher nicht verschimmelt war. Es konnte gefunden werden, daß die zu erprobende
Substanz in einer Konzentration von 100 ppm, bezogen auf das Gewicht, die Schimmelbildung
gegenüber dem Blindversuch auf ungefähr 5001, herabsetzt. Dies muß als ein
strenger Test mit allen Faktoren, die das Wachstum von Schimmelpilzen fördern, angesehen
werden. Alle Scheiben des Kontrollversuchs waren mit Schimmelpilzen überwachsen.
Daraus geht hervor, daß Methyl-2-chloracetylacetat auch für die Bekämpfung des Wachstums
von Schimmelpilzen unter diesen sehr strengen Bedingungen wirksam ist. Um einen
Vergleich zu vermitteln, sei erwähnt, daß die Konzentration des erfindungsgemäß
zu verwendenden Esters weniger als ein Zehntel der sonst empfohlenen Konzentration
der Standardsubstanz Sorbinsäure betrug.
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Quarkkäse dürfte der am schnellsten verderbende Käse der gewöhnlichen
Käsesorten sein. Seine Mikrobiologie lehnt sich stark an die der Milch an, aus der
er hergestellt wird. Der mikrobiologische Zersetzungsvorgang kann auf Schimmelpilze
und Bakterien zurückgeführt werden, hauptsächlich auf Lactobazillen, die unter der
Flora vorwiegen.
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Um die Wirksamkeit von Methyl-2-chloracetylacetat gegen das Verderben
dieses Käses zu bestimmen, wurde folgendes Verfahren angewandt: Frischer, geronnener
Quarkkäse in Pappkartons von etwa 1/Z 1 Inhalt wurde aus dem Karton herausgenommen,
gründlich bis zu einer bestimmten Konzentration mit der zu erprobenden Substanz
vermischt und dann wieder in den Karton gegeben. Die Kartons wurden bei 15°C gehalten.
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In Intervallen von 24 Stunden wurde der Käse auf organoleptische Veränderungen
hin untersucht, hauptsächlich auf säuerlichen Geruch. Zusätzlich zu dieser Bestimmung
wurde der Resazurinfarbtest durchgeführt. Dies ist die Bestimmung der Farbverringerung
als Maß für die in den Lebensmitteln vorhandenen Bakterien. Zur Durchführung wurde
1/1o ml einer 0,05°/oigen sterilen wäßrigen Lösung von Resazurin zu 5 ml Quarkkäse
gegeben. Dann wurden die Proben während einer Stunde im Dunkeln bei 37°C bebrütet.
Der Farbwechsel vom ursprünglichen Blau nach Violett, Rot, Rosa und schließlich
nach Weiß hängt von der Zahl der anwesenden Bakterien ab. Nach einer Bebrütungszeit
von einer Stunde entspricht Blau gewöhnlich
weniger als 10 000
Bakterien pro Gramm und Weiß 100 Millionen und darüber Organismen pro Gramm Probe.
Die folgenden Ergebnisse wurden erhalten:.
Aus den Ergebnissen der Versuche geht klar hervor, daß die Aufbewahrungsdauer von
Quarkkäse durch die Wirksamkeit des Esters stark verlängert wird.
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Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, soweit das danach
hergestellte Erzeugnis nicht zur Lieferung in Gebiete außerhalb des Geltungsbereiches
des Lebensmittelgesetzes bestimmt ist, ist zur Zeit auf Grund der »Verordnung über
die Zulassung fremder Stoffe zum Schutz gegen mikrobiellen Verderb von Lebensmitteln.
(Konservierungsstoff Verordnung)« vom 19. Dezember 1959 (Bundesgesetzblatt Teil
I, Nr. 52 vom 22. Dezember 1959, S. 736) besonders § 1 nicht zugelassen. ,