Milchsäurebakterien (LAB) sind eine phylogenetisch vielfältige Gruppe grampositiver, Katalase-negativer, nicht sporenbildender Kokken und Stäbchen, die Milchsäure als primäres Endprodukt der Kohlenhydratfermentation produzieren. Zu den wichtigsten Gattungen von Lebensmittelbedeutung gehören Lactococcus, Lactobacillus, Leuconostoc, Pediococcus und Streptococcus thermophilus. LAB gelten allgemein als sicher (GRAS) und werden seit langem in der Lebensmittelkonservierung und -fermentation eingesetzt. Sie sind anspruchsvoll und benötigen komplexe Wachstumsfaktoren wie Aminosäuren, Vitamine und Nukleotide.
LAB werden nach ihrem Fermentationsweg klassifiziert. Homofermentative LAB (Lactococcus, Pediococcus, S. thermophilus und viele Lactobacillus-Arten) produzieren hauptsächlich Milchsäure über den Embden-Meyerhof-Parnas (EMP)-Weg und wandeln ein Glukosemolekül in zwei Laktatmoleküle um. Heterofermentative LAB (Leuconostoc und bestimmte Lactobacillus-Arten) nutzen den Phosphoketolase-Weg und produzieren äquimolare Mengen an Milchsäure, Ethanol und Kohlendioxid. Diese Unterscheidung ist entscheidend für die Vorhersage der sensorischen Eigenschaften fermentierter Produkte: Homofermentative Kulturen ergeben eine saubere, scharfe Säure, während heterofermentative Kulturen für zusätzliche Geschmackskomplexität und Gasproduktion sorgen.
Viele LAB produzieren neben organischen Säuren auch antimikrobielle Verbindungen, darunter Wasserstoffperoxid, Diacetyl und Bakteriozine. Nisin, produziert von Lactococcus lactis subsp. Lactis ist das am besten charakterisierte Bakteriozin und ist in zahlreichen Ländern als Lebensmittelkonservierungsmittel (E234) zugelassen. Nisin wirkt auf den Zellwandvorläufer Lipid II, stört die Zellwandsynthese und bildet Poren in der Zytoplasmamembran. Es ist besonders wirksam gegen grampositive Bakterien und Sporenbildner. Weitere Bakteriozine sind Pediocin (Pediococcus) und Sakacin (Lactobacillus Sakei).
Die Herstellung von Starterkulturen umfasst die Vermehrung in sterilisierten Medien unter kontrolliertem pH-Wert und kontrollierter Temperatur, gefolgt von der Konzentration durch Zentrifugation oder Membranfiltration und der Konservierung durch Einfrieren (mit Kryoschutzmitteln wie Glycerin oder Saccharose) oder Gefriertrocknung. Kommerzielle Starterkulturen werden auf Ansäuerungsrate, Phagenresistenz, Fähigkeit zur Produktion gewünschter Geschmacksstoffe und Robustheit während der Produktion und Lagerung untersucht. Die Anwendungen umfassen Milchprodukte (Käse, Joghurt), Fleisch (fermentierte Würste), Gemüse (Sauerkraut, Gurken) und Sauerteigbrot. Milchsäurebakterien sind die Grundlage der Produktion von fermentierten Milchprodukten und fermentierten Gemüsesorten. Hefefermentation kann neben LAB in bestimmten Produkten auftreten, und einige LAB-Arten werden als Probiotika verwendet.
