Mikroorganismen in unserer Nahrung: gestern, heute und morgen

Zusammenfassung

Die Entwicklung fermentierter Nahrungsmittel zählt zu einer der grossen Errungenschaften menschlicher Zivilisation und reicht Tausende von Jahren zurück. Sie ergab sich aus der Notwendigkeit, Nahrungsmittel zu konservieren, sie besser verdaulich und nicht zuletzt auch genussreicher zu machen. Im Verlaufe der Jahrhunderte lernte der Mensch die Fermentationsprozesse durch Variation von chemischen und physikalischen Parametern immer besser zu beherrschen. Es dauerte indessen bis ins 19. Jahrhundert, bis bei-spielsweise die Bäckerhefe zweifelsfrei als die Ursache der alkoholischen Gärung nachgewiesen wurde.

Durch die Entwicklung der mikrobiellen Reinkulturtechnik, wiederum zunächst bei Hefe, wurde die Voraussetzung für eine gezielte Anwendung von Mikrobenstämmen in Nahrungsmittelfermentationen geschaffen. Der übergang vom Gärhandwerk im kleinen Massstab zur Herstellung wichtiger Nahrungs- und Genussmittel in industriellen Verfahren machte eine systematische Stammentwicklung notwendig. Dabei kamen die «klassischen» Methoden «Mutation, Selektion und Rekombination» zur Anwendung. Die modernen Methoden der Gentechnologie sind bisher bei Lebensmittel-Mikroorganismen kaum zur Anwendung gelangt. Diese Techniken ermöglichen es, in Mikroorganismen Gene sehr gezielt zu verändern oder auszuschalten, ja sogar neue Gene und damit neue Fähigkeiten einzupflanzen. Mögliche Anwendungen dieser Techniken im Nahrungsmittelsektor werden am Beispiel der Bäckerhefe dargelegt.

Résumé

La nécessité de conserver les aliments, de les rendre plus digestibles et plus appétissants a incité l'homme à développer ce que l'on peut considérer comme une des acquisitions les plus fondamentales de la civilisation humaine et qui remonte à des milliers d'années: la fermentation des aliments. En effet, pendant des siècles, l'homme a appris par tâtonnement à élaborer des procédés de fermentation en faisant varier les paramètres physiques et chimiques des ingrédients nutritifs. Il lui a fallu beaucoup plus de temps encore pour découvrir la cause de la fermentation, car ce n'est que vers la fin du 19^e siècle que le rÔle de la levure boulangère dans la fermentation alcoolique a été démontré.

La levure, encore elle, a permis le développement de la technique dite de «culture microbienne pure» qui est à la base de l'utilisation contrÔlée des microorganismes dans l'alimentation. Le passage du stade artisanal au stade industriel a nécessité le développement systématique des souches utilisées par les techniques «classiques» de «mutation, sélection et recombination». Jusque là les techniques modernes du génie génétique n'avaient que peu été utilisées dans le domaine des microorganismes alimentaires. Ces méthodes développées avec des souches de laboratoire permettraient la modification, l'inactivation de gènes spécifiques et mÊme l'introduction de nouveaux gènes dans ces microorganismes. Quelques applications possibles avec la levure boulangère seront discutées dans cet article.

Summary

The development of fermented foodstuffs can be considered as one of the greatest achievements of human civilization and goes back thousands of years. It arose from the necessity to conserve foods, to make them more digestible and also more enjoyable. During the centuries man learned by trial and error to conduct the fermentation processes by changing physical and chemical parameters in the basic food ingredients. It took much longer, however, to discover the cause of fermentation processes: only towards the end of the 19th century it was demonstrated, for example, that baker's yeast is the cause of alcoholic fermentation.

Through the development of the technique of “pure microbial culture”, developed again with yeast, the basis for a controlled use of microbes in food industry was established. The movement from artisanal to industrial scale fermentations made necessary a systematic strain development by the “classical” techniques of “mutation, selection and recombination”. The modern techniques of genetic engineering have hardly been applied to food microorganisms so far. These methods, which usually have been developed with laboratory strains, would give us the possibility to change or disrupt genes very specifically and even to introduce new genes into established food microorganisms. Some possible applications with the baker's yeast are discussed in this article.