Einsatz von MALDI-TOF-MS zur Überwachung der mikrobiellen Vielfalt bei der Butterherstellung: eine Fallstudie einer polnischen Molkerei

Warum die Keime in der Butter wichtig sind

Butter wirkt einfach: ein vertrauter gelber Block auf dem Frühstückstisch. Doch hinter jeder Scheibe verbirgt sich eine lange Reise von der Kuh zur Verpackung, und auf diesem Weg reisen winzige lebende Begleiter mit der Milch. Diese Studie verfolgt diese Mikroorganismen Schritt für Schritt in einer polnischen Molkerei und nutzt eine schnelle Labormethode, um zu sehen, welche Organismen überleben, sich verändern oder verschwinden, wenn Milch zu Butter verarbeitet wird. Die Ergebnisse zeigen, wo Kontaminationen tatsächlich auftreten, wie gut die Pasteurisierung wirkt und warum sorgfältige Hygiene Milchprodukte sicher hält.

Die Milch von der Kuh bis zur Butter verfolgen

Die Forschenden hatten sich vorgenommen, die mikrobiologische Sicherheit der Butterproduktion von Anfang bis Ende zu überwachen: von den Kühen auf dem Hof über Lagerung und Transport bis zur Verarbeitung im Werk und der fertigen Butter. Im Fokus standen kultivierbare Mikroorganismen – also solche, die auf Standardnährböden wachsen können –, weil diese am ehesten Verderb oder Erkrankungen verursachen. Innerhalb von zwei Monaten sammelten sie 400 Rohmilchproben direkt aus den Eutern und 63 Proben aus neun Stationen der Butterproduktion, darunter Hofkühlräume, Tankwagen, Lagertanks, Rahm vor und nach Pasteurisierung und Kristallisation, Buttermilch und fertige Butter.

Ein schnelles Profil für unsichtbares Leben

Um Mikroben schnell zu identifizieren, setzte das Team MALDI-TOF-Massenspektrometrie ein, ein Verfahren, das einen Laser auf eine winzige Menge einer Kolonie richtet und das Muster ihrer Proteine wie einen Barcode liest. Das Abgleichen dieser „Fingerabdrücke“ mit einer Datenbank erlaubte es, Bakterien und Pilze in Minuten statt Tagen zu benennen. Insgesamt analysierten sie mehr als sechstausend Kolonien und identifizierten mit hoher Sicherheit 146 verschiedene Mikroorganismen, überwiegend Bakterien, aber auch mehrere Hefen. Für eine Teilmenge der Stämme, insbesondere seltene oder unsichere, bestätigten sie die Ergebnisse mit einem traditionelleren Verfahren auf Basis genetischer Sequenzen (16S-rRNA-Sequenzierung), das die Massenspektrometrie-Identifikationen weitgehend unterstützte.

Was in frischer Milch lebt

Rohmilch erwies sich als Heimat einer reichen und überwiegend harmlosen – aber nicht völlig harmlosen – Gemeinschaft. Jede Probe enthielt im Mittel sieben bis acht Arten, dominiert von grampositiven Bakterien aus Gruppen wie Staphylococcus und Corynebacterium sowie Aerococcus und der Art Bacillus licheniformis. Einige davon stehen in Zusammenhang mit Euterentzündungen (Mastitis) und können die Milchqualität mindern, andere stammen möglicherweise von Haut der Tiere oder aus der Stalltierumgebung. Potenziell schädliche gramnegative Bakterien wie Escherichia coli und Pseudomonas fanden sich in einer Minderheit der Proben, signalisierten aber Hygienemängel, wenn sie auftraten. Die Zusammensetzung der Arten veränderte sich im Untersuchungszeitraum und spiegelte Schwankungen in den Stallbedingungen, etwa temperaturbedingte Frühjahrsänderungen, wider.

Wo Kontaminationen ihren Höhepunkt erreichen und wie Hitze hilft

Auf dem Weg von Hof zum Werk veränderte sich das mikrobiologische Profil der Milch aufschlussreich. Die größte Vielfalt und die höchsten Keimzahlen traten nicht an der Kuh, sondern in den Tankwagen auf, wo im Vergleich zur frischen Milch Dutzende zusätzlicher bakterieller und pilzlicher Arten auftauchten. Die Kaltlagerung verlangsamt zwar einige Keime, begünstigte aber kälteliebende Arten, die während des Transports Milch verderben können. Die Pasteurisierung – das kurzzeitige Erhitzen des Rahms – reduzierte sowohl die Artenzahl als auch deren Häufigkeit dramatisch und beseitigte die Mehrzahl der Organismen. Dennoch überlebten einige hitzeresistente und sporenbildende Bakterien, wie B. licheniformis und bestimmte Micrococcus-Stämme, und konnten in späteren Stadien und in der Buttermilch nachgewiesen werden. Die Butter selbst zeigte dank ihres hohen Fettgehalts, geringen Wasseranteils und sauberer Verpackung kein nachweisbares mikrobielles Wachstum.

Was das für die alltägliche Milchqualität bedeutet

Für Nichtfachleute lautet die Kernbotschaft, dass die Sicherheit von Butter und verwandten Produkten stark davon abhängt, was geschieht, bevor der Rahm die Pasteurisierung erreicht. Rohmilchqualität, Melkhygiene, Reinigung der Transporttanks und Kontrolle der Lagertemperaturen bestimmen, welche Mikroben ins Werk gelangen und wie viel Gelegenheit sie zum Wachstum haben. Die Studie zeigt, dass ein schnelles Identifikationswerkzeug wie MALDI-TOF viele Proben kostengünstig und zügig scannen kann und damit Problembereiche wie unzureichend gereinigte Tankwagen oder persistente hitzeresistente Stämme aufdeckt. Wird dieses Vorgehen routinemäßig eingesetzt, kann es Molkereien helfen, schädliche Mikroben aus den Produkten fernzuhalten, die auf unseren Tischen landen, und gleichzeitig Verarbeitungsschritte zur Balance von Sicherheit, Haltbarkeit und Qualität zu verfeinern.

Zitation: Sibińska, E., Adamczyk, I., Ludwiczak, A. et al. Application of MALDI-TOF-MS in the surveillance of microbial diversity in butter production: a case study of Polish dairy. Sci Rep 16, 13092 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-43570-0

Schlüsselwörter: Molkereimikrobiologie, Butterherstellung, Milchsicherheit, Pasteurisierung, MALDI-TOF