Verbesserte Bakteriophagenkontrolle in Molkereien

Die Infektion von Milchsäurebakterien-Starterkulturen durch bakterielle Viren (Bakteriophagen) ist die häufigste Ursache für Fermentationsstörungen in milchverarbeitenden Betrieben. Qualitätsverlust, Verzögerungen des Prozesses bis hin zum Verlust einer kompletten Charge mit entsprechenden zeitlichen und finanziellen Einbußen sind die Folge. Phagen gelangen auch über die Rohmilch in die Betriebe, und mit der üblichen Kurzzeit-Pasteurisierung ist es nicht möglich, alle Phagen zu inaktivieren. Während der Milchfermentation können sie sich anreichern, so dass in Molke eine Phagenkonzentration von über 1x109 Phagen/ml nachweisbar ist. Damit besteht bei Rückführung phagenhaltiger Molken und der Verwendung von Milchkonzentraten das Risiko einer Rekontamination.
Das Ziel zweier vom Forschungskreis der Ernährungsindustrie (FEI) unterstützten Kooperationsprojekte mit der Universität Hohenheim (Arbeitsgruppe Prof. Dr. Jörg Hinrichs) war, sowohl für eine Säuerungskultur (Lactococcus lactis) als auch für eine Aromakultur (Leuconostoc mesenteroides) einen „Testphagen“ zu identifizieren, der hohe Thermoresistenz aufweist und somit als Marker für die Erhitzung von Milch und Molke dienen kann. Überdies wurde der Einfluss des Suspensionsmediums auf die Stabilität untersucht. Die Phagenisolate wurden weiterhin elektronenmikroskopisch (siehe Abbildung) und genetisch charakterisiert. Im Rahmen einer Probenerhebung wurden aus Molkereien in Deutschland Proben (Molke, Salzbad, Produkte) und Phagenisolate aus Schadensfällen untersucht. Im L. lactis Phagenmonitoring erwiesen sich bei 50 Prozent der Großunternehmen die Proben als phagenfrei, während bei allen KMU-Betrieben Phagen nachgewiesen wurden. Erstmalig wurde ein ähnlich problematischer Phagenstatus auch für Leuconostoc-Aromakulturen dokumentiert.
Die Phagen des Monitorings wurden nach Thermoresistenz gescreent. Von 55 L. lactis-Phagen des Monitorings überlebte ein hoher Anteil von 41 Prozent eine 5-minütige Erhitzung in Magermilch. Vier der L. lactis-Phagen erwiesen sich als extrem thermostabil und überlebten eine 5-min Erhitzung bei 95°C in Magermilch. Die thermostabilen L. lactis Phagen wurden genetisch der weit verbreiteten 936-Phagenspecies zugeordnet. Die Thermoresistenz der Leuconostoc-Phagen war signifikant geringer ausgeprägt, da nur ¼ der 80 Phagen eine 1-min Erhitzung bei 85°C in Magermilch überlebten. Für die thermoresistenten Phagen beider Bakterienspecies wurden verlässliche Multiplex-PCR-Systeme zum schnellen Phagennachweis optimiert bzw. neu entwickelt.