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Die vorliegende Erfindung betrifft
die Verbindung Lysozymsorbat und ihre Verwendung zur Konservierung
von beispielsweise Lebensmitteln, Futtermitteln, Kosmetika, pharmazeutischen
Mitteln, Bedarfsgegenständen
oder als konservierend wirkendes Mittel in technischen Produkten.
Weiter betrifft die Erfindung Formulierungen, die Lysozymsorbat
in Kombination mit einem Stabilisator und/oder einem Formulierungshilfsmittel
enthalten.
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Konservierungstoffe wie beispielsweise
Benzoesäure,
Propionsäure
oder Parahydroxybenzoesäureester
(PHB-Ester) werden zur Verlängerung
der Haltbarkeit der verschiedensten Produkte eingesetzt. Häufig versucht
man, die Wirkung dieser Konservierungstoffe durch den Zusatz von
Salzen oder Säuren,
beispielsweise in Lebensmitteln, so zu verändern, dass für potentielle
Verderbnisorganismen oder pathogene Mikroorganismen erschwerte Wachstumsbedingungen
herrschen. Diese Zusätze
führen
aber zu unerwünschten
geschmacklichen Veränderungen
und sind zum Teil auf Grund der chemischen Zusammensetzung, insbesondere
bei emulgierten Saucen wie Mayonnaise oder im Bereich der Kosmetika
bei Hautcremes, Shampoos oder Duschgelen häufig nicht machbar, weil sie
zu strukturellen Veränderungen
der Emulsionen führen
würde.
Weiter sind häufig
die Grenzen der sensorischen Akzeptanz und der Hautverträglichkeit
sehr schnell erreicht.
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Bei mikrobiologisch anfälligen Produkten
wie beispielsweise bei Feinkostprodukten oder halbflüssigem Jungtierfutter
besteht zudem die Gefahr, dass trotz eines Zusatzes von Säuren oder
Salzen vermehrt pathogene Mikroorganismen wachsen. Die klassischen
Konservierungstoffe wie die eingangs genannten Säuren oder Sulfite wirken zudem
nur in saurem Milieu, also im Bereich niedriger pH-Werte, ausreichend
gut. Durch diese Abhängigkeit
vom pH-Wert ergibt sich die Notwendigkeit, bei weniger sauren Lebensmitteln
relativ hohe Mengen an Konservierungsstoffen einzusetzen, die sich,
beispielsweise bei der Anwendung von Propionsäure in Brot, sehr schnell sen sorisch
nachteilig bemerkbar machen.
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Andere Konservierungsstoffe fallen
unter die Klassen der Antibiotika wie beispielsweise Natamycin, oder
sie werden zukünftig
in ihrer Verwendung durch verschärfte
gesetzliche Vorgaben weiter eingeschränkt wie beispielsweise Schwefeldioxid,
Nitrate, Nitrite oder Ester der p-Hydroxbenzoesäure.
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Weiter wirkt sich bei allen bisher
genannten Konservierungsstoffen die häufig nur sehr spezifische Wirksamkeit
gegenüber
bestimmten Mikroorganismen oder Gruppen von Mikroorganismen sehr
nachteilig auf deren Verwendung aus. So wirken beispielsweise Nitrite
und Nitrate zwar gut gegen bestimmte Bakterien, eine Wirkung gegen
Schimmelpilze oder Hefen ist dagegen bei diesen Verbindungen nicht
festzustellen. Umgekehrt wirkt Diphenyl gut gegen einige Hefen und
Schimmelpilze, aber es zeigt keine Wirkung gegen Bakterien. Auch
die Wirkung von Sorbinsäure,
Propionsäure
oder Benzoesäure
gegen Bakterien ist im Allgemeinen sehr schwach. So wirkt beispielsweise
Sorbinsäure
so selektiv, dass in der mikrobiologischen Diagnostik sorbinsäurehaltige
Nährböden zur
Züchtung
von Clostridien, Milchsäurebakterien
und koagulase positiven Staphylokokken verwendet werden.
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Unterschiedliche Produkteigenschaften
der zu konservierenden Erzeugnisse, insbesondere unterschiedliche
Konsistenz und unterschiedliche pH-Werte, führen dazu, dass es keinen Konservierungsstoff
gibt, der gleichermaßen
für alle
Lebensmittel gut geeignet ist, sondern es sind immer produktspezifische
Lösungen bei
der Konservierung erforderlich. Solche Lösungen bedeuten aber meistens,
dass neben einem Konservierungsstoff weitere Stoffe zur Senkung
des pH- oder aW- Wertes einzusetzen sind und damit die Notwendigkeit besteht,
z. B. verschiedene Konservierungsstoffe oder synergistisch wirkende
Stoffe in Kombination nebeneinander in hohen Mengen zu dosieren
und vorrätig
halten zu müssen.
Weiter kommt es selbst bei gesetzlich zugelassenen Mengen an Konservierungsstoffen,
z. B. ca. 3750 ppm Calciumpropionat in Schnittbrot in der EU, zu
stark negativen sensorischen Veränderungen
des ursprünglich
schmackhaften Lebensmittels, die erfahrungsgemäß beim Verbrau cher mit Ablehnung
quittiert werden.
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Weiter wirkt sich häufig der
flüssige
Aggregatzustand von Konservierungsstoffen nachteilig aus oder die
schlechte Löslichkeit
mancher ihrer Natrium-, Kalium-, Calcium- oder Magnesiumsalze. Beispielsweise
ist Propionsäure
flüchtig
und Calciumsorbat schlecht in Wasser löslich. Oft ist eine schlechte
Mischbarkeit oder eine Unverträglichkeit
dieser Säuren
festzustellen. So fallen beispielsweise alle Salze der Sorbinsäure, Propionsäure oder
Benzoesäure
bei starkem Ansäuern
aus. Weiterhin nachteilig wirken sich die korrosiven Eigenschaften
dieser Säuren
bei ihrem bestimmungsgemäßen Einsatzzweck
aus. So kann beispielsweise die flüssige Propionsäure nur
in bestimmten Kunstoffbehältnissen
transportiert und mit Anlagen aus besonders korrosionsfesten Materialien
verarbeitet werden.
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WO 97/48291 beschreibt als Konservierungsmittel
zum Schutz gegen Verfall eine Zusammensetzung, die eine Hemicellulose
und ein Konservierungsmittel enthält. Als Konservierungsmittel
können
auch Sorbinsäure
und Lysozym in Kombination verwendet werden. In den Ausführungsbeispielen
werden aber nur Kombinationen von Hemicellulose und einem Konservierungsstoff
erwähnt.
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Die WO 96/06532 beschreibt eine Proteinzusammensetzung
zur Abtötung
mikrobieller Zellen, die als Zellwand abbauendes Enzym neben andern
mehr, auch Lysozym enthalten kann, und deren Verwendung als Reinigungs-
oder Desinfektionsmittel. Sorbinsäure wird in dieser Publikation
nicht erwähnt.
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WO 89/11801 beschreibt ein Verfahren
zum Konservieren von Nahrungsmitteln, nach dem den Nahrungsmitteln
ein antimikrobielles Mittel in Kombination mit einem Desoxydationsmittel
zugesetzt wird. Als ein mögliches
antimikrobielles Mittel ist Lysozym genannt, während als Desoxydationsmittel
neben einer ganzen Reihe von anorganischen Verbindungen auch Ascorbinsäure genannt
ist. Sorbinsäure
ist in dieser Schrift nicht erwähnt.
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DE
37 04 004 beschreibt eine Zubereitung, enthaltend einen
oder mehrere nicht-enzymatische Konservierungsstoffe sowie ein oder
mehrere Enzyme. In den Beispielen wird die Kombination von Lysozym
mit Kaliumsorbat in unterschiedlichen Lebensmitteln und anderen
Produkten beschrieben. Dabei ist die Bildung von Lysozymsorbat ausgeschlossen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
war es demnach, einen definierten stabilen Konservierungsstoff anzugeben,
der gegen bekannte Verderbniserreger wirkt. Außerdem sollte ein Stoff hergestellt
werden, der ohne Komplikationen in Lebensmitteln, in Kosmetika,
in Futtermitteln, in Wasch- und Reinigungsmitteln oder in Produkten
verwandter Industriezweige angewendet werden kann und zu keinen
negativen, geschmacklichen, geruchlichen oder strukturellen Veränderungen
führt.
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Die gestellte Aufgabe wird gelöst durch
die Bereitstellung von Lysozymsorbat. Eine Möglichkeit zur Herstellung dieser
Verbindung kann durch die Umsetzung von Lysozymhydrochlorid mit
Kaliumsorbat erreicht werden. Die Umsetzung erfolgt vorzugsweise
in wässriger
Lösung.
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Sorbinsäure (trans,trans-2,4-Hexadiensäure) ist
eine farblose, feste Verbindung, die sich nur wenig in kaltem Wasser
löst und
weltweit als Konservierungsstoff verwendet wird. Es ist bekannt,
dass Sorbinsäure
zur Konservierung von Lebensmitteln, Bedarfsgegenständen und
Kosmetika eingesetzt werden kann. Das Wirkprinzip wird durch die
Sorbinsäure
in undissoziierter Form bestimmt. Die beste Wirkung entfaltet Sorbinsäure daher
im sauren pH-Bereich. Sorbinsäure
und ihre Salze besitzen eine sehr gute mikrobiostatische, antimykotische
Wirkung. Gleichzeitig ist Sorbinsäure als ungesättigte Fettsäure praktisch
ungiftig, was sehr umfangreiche Daten belegen, und durch die jahrzehntelange
Anwendung dieser Säure
im Lebensmittelbereich, in Tierfuttern u. a. zweifelsfrei belegt
ist.
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Lysozym ist eine Hydrolase (Mucopeptid-N-acetylmuramoylhydrolase
(EC 3.2.1.17)), die in Geweben, Speichel, Tränenflüssigkeit und anderen Körperflüssigkeiten,
in neutrophilen Granulozyten und vor allem in Hühnereiklar vorkommt. Sie spaltet
Murein und Mucopeptide und wird daher auch als "Muraminidase" bezeichnet. Sie wirkt damit bakterizid
und konservierend. Lysozym wird Lebensmitteln, beispielsweise in
der Käseherstellung
während
der Reifung; zugesetzt, um gegen Clostridin (insbesondere Clostridium
butyricum) vorzugehen. Lysozym kann aus natürlichen Quellen wie beispielsweise
aus Hühnereiweiß mittels
Extraktion gewonnen werden. Möglich
ist aber auch eine biotechnische Herstellung. Die dabei verwendeten
Mikroorganismen können
dabei gentechnisch verändert
sein. Auf diese Möglichkeit
soll ausdrücklich
Bezug genommen werden.
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Lysozym wird lebensmittelrechtlich
als unbedenklich eingestuft. Auf Grund der momentan üblichen Gewinnung
aus Hühnerei
kann es bei Hühnereiallergikern
allerdings gegebenfalls zu Unverträglichkeiten kommen.
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Lysozym besteht aus 129 Aminosäureresten
mit einem Molekulargewicht von ca. 14.500 Dalton. Natürliches
Lysozym hat basischen Charakter mit einem isoelektrischen Punkt
bei pH 10,5 bis 11,0. Sein Wirkungsoptimum liegt bei pH 4,5. Es
greift die Zellwände
an und soll innerhalb weniger Tage zum Zelltod führen.
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Die erfindungsgemäße Verbindung Lysozymsorbat
lässt sich
auf den Gebieten verwenden, auf denen herkömmliche Konservierungsstoffe
eingesetzt werden. Generell führt
sie bei ihrem Einsatz zu keinen negativen, geschmacklichen, geruchlichen
oder strukturellen Veränderungen.
Zu den bevorzugten Einsatzgebieten gehören beispielsweise Käse und andere
Milchprodukte.
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Ein Zusatz einer Menge im Bereich
von 0,005 bis 1,5 Gew.%, bezogen auf das Gewicht von Käse, von Lysozymsorbat
reicht erfindungsgemäß zur Konservierung
von gereiften Käsen
aus. Ein Zusatz der erfindungsgemäßen Verbindung zur Kesselmilch
bzw. zum Salzbad hält
die so behandelten Käse
für mehrere
Wochen frei von Schimmelbefall. Vorzugsweise werden den Salzbädern von
Hartkäsen
täglich
1 bis 25 g/l Lysozymsorbat zugesetzt.
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Eine Oberflächenbehandlung mit wässriger
Lösung
durch Tauchen oder Besprühen
mit wässrigen
Lösungen
oder Suspensionen von Lysozymsorbat in einer Konzentration von 10
g/l und Nachbehandlung in Intervallen von 1 bis 5 Wochen hält reifende
Käse frei
von Schimmel. Bei Käsen,
die eine Sprühbehandlung
nicht zulassen, ist auch das Auftragen einer viskos eingestellten
Suspension oder das Aufbringen der trockenen Verbindung möglich.
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Der Kesselmilch kann Lysozymsorbat
direkt in einer Menge von 0,5 bis 10 g/l zugesetzt werden, um eine
ausreichende antimikrobielle Wirkung zu erzielen. Bei der Schmelzkäseherstellung
kann Lysozymsorbat zusammen mit den Schmelzsalzen zugesetzt werden.
Desgleichen erreicht man bei Speisequark und Sauermilcherzeugnissen
durch Zusatz von Lysozymsorbat in einer Menge von 0,005 bis 0,5
Gew.% eine gute Haltbarkeitsverlängerung.
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Auch Fleisch- und Fischerzeugnisse,
z. B. Würste,
Pasteten und Fischmarinaden, lassen sich in den meisten Fällen mit
Mengen im Bereich von 0,005 bis 0,75 Gew.%, vorzugsweise von 0,05
bis 0,50 Gew.-%, mit Lysozymsorbat konservieren. Bei besonders verderbsempfindlichen
Produkten wie gekochten Krustentieren können allerdings Zusätze von
bis zu 2,5 Gew.-% erforderlich sein.
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Auch Frischgemüse, Sauergemüse, Feinkostsalate
und Würzsoßen, Paprika,
Zwiebeln, Fenchel, verschiedene Kohlarten, Möhren und diverse andere Gemüsearten
lassen sich in einer Nacherntebehandlung mit Lysozymsorbat in einer
Menge von 0,005 bis 1,0 Gew.-% vor Verderb durch Schimmel oder Fäulnis schützen.
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Zum Schutz von Gemüsesauerkonserven
wie Essiggurken, Mixed Pickles und ähnlichen oder von milchsauer
vergorenem Gemüse
wie Sauerkraut und Oliven wird Lysozymsorbat den Aufgussflüssigkeiten
in Mengen von 0,005 bis 0,5 Gew.-% zugesetzt. Im gleichen Mengenbereich
eignet sich Lysozymsorbat auch zur Verwendung in Feinkostsalaten,
Würzsoßen und
verwandten Produkten wie Senf.
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Auch Obsterzeugnisse, getrocknetes
Obst, Konfitüren
und Marmeladen lassen sich durch den Zusatz von Lysozymsorbat in
einer Menge im Bereich von etwa 0,25 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich
von 0,15 bis 0,5 Gew.-%, wirksam vor Schimmelbefall schützen.
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Erfindungsgemäßes Lysozymsorbat kann auch
zur Haltbarmachung von alkoholfreien und alkoholhaltigen Getränken sowie
Konzentraten zur Getränkeherstellung
eingesetzt werden. Weiter ist eine Anwendung in Backwaren, Teigen,
Backwarenfüllungen,
teil- und vorgebackenen
Erzeugnissen sowie Fertigteigen problemlos möglich.
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Der Zusatz von Lysozymsorbat verlängert erfindungsgemäß ebenso
die Haltbarkeit von Tierfutter. Dazu gehören auch Produkte, die zur
Verwendung als Futtermittel geeignet sind wie Silagen, Biertreber,
Trester, Bierhefe, Destillationsschlempe und verschiedene Lebensmittelabfälle. Lysozymsorbat
kann in geeigneter Pulverform trocken dem Futter zugemischt werden,
vor einer weiteren Verarbeitung (z. B. Extrusion) zugegeben werden
oder in Lösung
aufgesprüht
bzw. im Gemisch gelöst
zudosiert werden. Für
diese Zwecke werden vorzugsweise Mengen im Bereich von 0,1 bis 2,5
Gew.-% angewendet. Im allgemeinen wird Lysozymsorbat in Kombination
mit einem Stabilisator und/oder einem Futterhilfsmittel eingesetzt.
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Die Oberflächenbehandlung von Lebensmitteln,
z. B. Käse-
und Käseerzeugnissen,
Fleischerzeugnissen oder gereiften Würsten oder Schinken und Trockenfleisch,
kann in der gleichen Art und mit den gleichen Mengen wie bei gereiften
Käsen erfolgen.
Zur Bildung von Überzügen auf
Lebensmitteln wie zum Beschichten von Verpackungsmitteln werden
zweckmäßigerweise
Trägerstoffe
oder Überzugs-
oder Filmbildner eingesetzt. Dafür
eignen sich insbesondere Stärke,
Stärkeether,
oxidierte oder abgebaute Stärke,
Celluloseether, Alginate, Gelatine und Polyvinylalkohol.
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Durch das Einbringen von Lysozymsorbat
in Überzüge von Lebensmitteln
oder technischen Produkten sowie Verpackungsmaterialien wird ein
fungistatischer Effekt erzielt. Mit etwa 1 bis 10 g Lysozymsorbat
/m2 wird bei Verpackungsfolie oder -papier
eine Schutzwirkung gegen Schimmel und Hefebefall unter der Verpackung
erreicht, wenn diese im direkten Kontakt mit dem verpackten Gut
stehen. Die beschichtete Verpackung kann sowohl zur Frischhaltung
von frischen Lebensmitteln wie Fleisch, Fisch, Käse und Käseerzeugnisse etc. verwendet
werden als auch für
abgepackte Lebensmittel der verschiedensten Art wie Backwaren, Teigwaren und
Fertiggerichten im weitesten Sinne.
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Beispiele
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Beispiel 1
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Herstellung von Lysozymsorbat
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200 g Lysozymhydrochlorid wurden
in 500 ml Wasser gelöst.
Dazu wurden 32 g Kaliumsorbat in 70 ml Wasser gegeben. Es fiel ein
weißer
Niederschlag aus. Der Suspension wurden bei einer Temperatur von
70 °C unter
vermindertem Druck (200 hPa) 340 ml Wasser entzogen. Nach Abkühlen auf
Raumtemperatur wurde der Niederschlag abfiltriert und im Trockenschrank
bei 45 °C
und einem Druck von 200 hPa bis zur Gewichtskonstanz getrocknet.
Man erhielt 180 g weißes
Pulver.
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Beispiel 2
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Zur Bestimmung der Wirksamkeit gegen
bestimmte Mikroorganismen wurde in vitro (nach DGHM-Richtlinie I./2.1.)
die bakteriostatische bzw. fungistatische Wirksamkeit bestimmt.
Dazu wurde in verschiedenen Bouillons bei pH 5,2 mit sehr hohen
Mikroorganismenkonzentrationen eine Hemmkonzentration bestimmt.
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Konzentrationen mit bakteriostatischer
bzw. fungistatischer Wirkung in g/l
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Überraschend
zeigte sich eine wesentlich bessere Wirkung von Lysozymsorbat im
Vergleich zu Lysozym, insbesondere gegen Salmonellen, Escherichia
und Pseudomonaden.
