Ziel dieser Diplomarbeit war, Beiträge zur Entwicklung eines einfachen und billigen biomimetischen Sensors mit entsprechender Sensitivität und Selektivität zum „real-time“ Monitoring von mikrobiellem Verderb von Nahrungsmitteln oder Kosmetika zu leisten. Im Gegensatz zu den Sensoren die auf der Basis anomaler Absorption entwickelt wurden [1], ist der hier präsentierte Sensor viel einfacher in seinem Design.
Der neu entwickelte Biosensor besteht aus zwei verschiedenen Schichten: (i) Spiegelschicht (eine Ni-Cr Legierung, bekannt als Inconnel) und (ii) einer biomimetischen Polymerschicht aus [poly (lactic-coglycolic acid), PLGA], die durch das Einwirken lipolytischer Enzyme abgebaut wird. Unter Zugabe von verschiedenen Substraten (Trypton, Sonnenblumenöl, Glucose, Lactose, usw.) als Kohlenstoff- und Energiequelle, war es möglich die Sezernierung von lipolytischen Enzymen in Bakterien zu provozieren.
Die Detektion von für den Lebensmittelverderb verantwortlichen Mikroorganismen ist oft teuer und langwierig. Deshalb könnte ein integrierter „real-time“ Sensor, der bei bakterieller Kontamination ein Signal zeigt, die einfachste Lösung sein, um der Verderb bereits in der Verpackung anzuzeigen.
Beim Fleischverderb sind die Gesamtkeimzahl und die Menge der sezernierten lipolytischen Enzyme von großer Bedeutung. Hauptursache für den Lebensmittelverderb sind Gram-negative Bakterien wie Pseudomonas, die oft proteolytische und lipolytische Enzyme produzieren.
Da die Wachstumsbedingungen einen großen Einfluss auf die Sekretion der lipolytischen Enzyme haben, wurde das Wachstum und das Verhalten von Pseudomonas-, Enterobacter-, Salmonella- und Proteus-Stämmen, die aus verdorbenem Schweinefleisch isoliert wurden, untersucht. Es hat sich gezeigt dass verdorbenes Fleisch eine Keimzahl zwischen 106-108 KbE/mm3 hat. Die größte Menge der Enzyme (überwiegend Aminopeptidase) wird zum Zeitpunkt der log Phase sezerniert, was einer bakteriellen Konzentration von 107 KbE/mm3 entspricht.

The aim of this work was to contribute to the development of a simple and cheap biomimetic sensor providing reasonable sensitivity and selectivity to indicate the bacterial infection in real time monitoring combined with a memory effect that cannot easily be corrupted. In contrast to the sensor whose design relates to the phenomenon of “anomalous absorption”, which can best be described as thin film enhanced absorption [1], the sensor presented in this work is simpler in its setup. The biosensor developed here consists of two different layers: (i) mirror layer (Ni-Cr composition called Inconnel) and, (ii) biomimetic polymer [poly (lactic-coglycolic acid), PLGA], which can be degraded by microbial lytic enzymes. Bacterial induction for excretion of lipolytic enzymes was done under addition of different substrates (tryptone, sunflower oil, glucose, lactose, etc.) as carbon and energy source.
Testing foods for the presence of microorganisms is a very time consuming and often expensive process therefore intelligent packaging materials with integrated real-time sensor, which respond to microbial contamination of food products, would be an excellent possibility to highlight pollution of foods prior to use.
Concerning meat spoilage, the total bacteria count and also the amount of secreted lipolytic enzymes are of high importance. Gram-negative bacteria as Pseudomonas often secrete proteolytic and lipolytic enzymes which are major causes of food decay.
Since the environmental conditions have an important influence on the secretion of lipolytic enzymes, we examined the growth behavior of Pseudomonas, Enterobacter, Salmonella and Proteus strains which were isolated from spoiled pork meat. It could be shown that spoilt meat contains up to 106-108 cfu/mm3 and that the highest amount of secreted enzymes (aminopeptidase) can be found when bacteria are in log phase in concentration of 107 cfu/mm3.