Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kaltes Plasma für sichere Lebensmittel

26.07.2018

Forscher-Team prüft neues Verfahren, um Bakterien auf Lebensmitteln abzutöten.

Bakterien wie Salmonellen und Listerien können verzehrfertige Lebensmittel, beispielsweise abgepackten Salat, Milchprodukte oder Aufschnitt, kontaminieren und schwere Krankheitssymptome beim Menschen auslösen. Forscherinnen und Forscher des Instituts für Lebensmittelqualität und -sicherheit der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo) und der terraplasma GmbH konnten zeigen, dass eine neue Methode Bakterien auf Wurstprodukten abtöten kann.


Für Ihre Untersuchungen behandelten sie kontaminierten Lachsschinken mit kaltem atmosphärischem Plasma – einem Gas mit antimikrobieller Wirkung, das geladene Teilchen enthält. Anschließend kühlten sie den Schinken bis zu 14 Tage bei acht Grad Celsius. Mit Erfolg: Im Vergleich mit unbehandeltem Lachsschinken konnten sie deutlich weniger Mikroorganismen auf dem behandelten Produkt nachweisen. Die Ergebnisse ihrer Studie erschienen im Fachmagazin PLOS ONE.

Wie wird kaltes atmosphärisches Plasma erzeugt?

Plasma entsteht, wenn einem Gas ausreichend Energie zugeführt wird – beispielsweise über ein elektrisches Feld. Dabei entstehen geladene Teilchen. „Diese Teilchen reagieren mit den Zellmembranen und dem Erbgut von Bakterien und zerstören sie. Menschliche und tierische Zellen bleiben dabei intakt“, erklärt Dr. Birte Ahlfeld aus dem Institut für Lebensmittelqualität und -sicherheit der TiHo.

Die terraplasma GmbH, eine Ausgründung des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik in Garching, ist auf kaltes Plasma spezialisiert, das sich bereits unter Atmosphärendruck bildet und Zimmertemperatur hat. Für die aktuelle Studie entwickelte das Unternehmen ein Gerät, das kaltes Plasma aus Raumluft erzeugt: das Plasmatube-System.

Die wesentlichen Bestandteile des Systems sind seine zwei zylindrischen Plasmaquellen, bestehend aus jeweils zwei elektrisch voneinander isolierten Elektroden. Wird eine Spannung an die Elektroden angelegt, lösen sich Elektronen aus ihrem Gitternetz und bewegen sich vom negativen zum positiven Pol. Auf ihrem Weg erzeugen sie aus einem Teil der umgebenden Gasmoleküle der Luft reaktive Teilchen, sodass eine Plasmawolke entsteht. „Die Fläche der Elektroden ist erweiterbar, so können wir vermutlich große Oberflächen mitkaltem Plasma behandeln. Das“, so Ahlfeld, „ist mit bisher untersuchten Verfahren noch nicht möglich gewesen.“

Im Einsatz gegen Mikroorganismen

Mit dem kalten Plasma behandelten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Lachsschinken, den sie zuvor mit Listerien und Salmonellen kontaminiert hatten. Dabei wendeten sie verschiedene Protokolle an: Sie variierten die Spannung des elektrischen Feldes, die Luftfeuchtigkeit des Gases sowie die Behandlungsdauer. Anschließend verglichen sie die Proben von behandeltem und unbehandeltem Lachsschinken hinsichtlich der Anzahl und der Art der noch lebenden Mikroorganismen.

Ihr Ergebnis: Mit verschiedenen Ansätzen ließ sich die Bakterienzahl auf dem behandelten Schinken signifikant reduzieren – dennoch konnten sie in den Proben weiterhin Bakterien nachweisen. „Wir vermuteten allerdings, dass überlebende Mikroorganismen nach der Plasmabehandlung irreversibel geschädigt waren und eine anschließende Kühlung des Produktes sie doch noch inaktivieren könnte“, erklärt TiHo-Wissenschaftlerin Karolina Lis.

Weitergehende Untersuchungen bestätigten diese Vermutung: Nachdem der behandelte Lachsschinken unter handelsüblicher Schutzgasatmosphäre verpackt und bei acht Grad Celsius gekühlt wurde, sank die Bakterienmenge im Gegensatz zu den Kontrollprodukten deutlich – zum Teil sogar unter die Nachweisgrenze. Auch das Verpacken unter Schutzgasatmosphäre spielt dabei eine Rolle: „Das Schutzgas enthält keinen Sauerstoff, stattdessen hohe Konzentrationen an Stickstoff und Kohlenstoffdioxid“, sagt Lis. „Dadurch werden sauerstoffabhängige Mikroorganismen in ihrem Wachstum gehemmt und im Schinken enthaltenes Fett wird nicht ranzig.“

Fazit

Das Forscher-Team konnte zeigen, dass kaltes atmosphärisches Plasma das gängige Konservierungsverfahren effektiv unterstützen kann. Lis betont weitere Vorteile: „Kaltes atmosphärisches Plasma zu erzeugen, ist relativ kostengünstig, da wir Raumluft als Arbeitsgas verwenden. Zudem ist es umweltfreundlich, da die Plasmaproduktion keinen Abfall erzeugt. Dass die Produkte nach der Behandlung gekühlt werden müssen, um gute Ergebnisse zu erzielen, ist kein großer Nachteil – Lachsschinken nach dem Verpacken zu kühlen, ist auch jetzt bereits vorgeschrieben.“ Weitere Untersuchungen sind jedoch nötig, bevor das Verfahren in einem größeren Maßstab eingesetzt werden könnte: „Wir möchten ein Behandlungsprotokoll entwickeln, das gegen alle relevanten Bakteriengattungen wirksam ist. Zudem müssen wir ausschließen, dass sich der Nährstoffgehalt, die Beschaffenheit und der Geschmack des Lebensmittels durch die Behandlung verändern. “

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover
Institut für Lebensmittelqualität und
-sicherheit
Tel.: +49 511 856-7555
karolina.lis@tiho-hannover.de

Originalpublikation:

Inactivation of Salmonella Typhimurium and Listeria monocytogenes on ham with nonthermal atmospheric pressure plasma
Karolina Anna Lis, Annika Boulaaba, Sylvia Binder, Yangfang Li, Corinna Kehrenberg, Julia Louise Zimmermann, Günter Klein†, Birte Ahlfeld (2018)
PLOS ONE, DOI: 10.1371/journal.pone.0197773

Weitere Informationen:

http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0197773

Sonja von Brethorst | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.tiho-hannover.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Klebeverfahren für Schindeltechnologie entwickelt
09.01.2019 | Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

nachricht Wasserreinigung für ländliche Regionen: Sauberes Wasser für Südafrika
03.01.2019 | Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Implantate aus Nanozellulose: Das Ohr aus dem 3-D-Drucker

Aus Holz gewonnene Nanocellulose verfügt über erstaunliche Materialeigenschaften. Empa-Forscher bestücken den biologisch abbaubaren Rohstoff nun mit zusätzlichen Fähigkeiten, um Implantate für Knorpelerkrankungen mittels 3-D-Druck fertigen zu können.

Alles beginnt mit einem Ohr. Empa-Forscher Michael Hausmann entfernt das Objekt in Form eines menschlichen Ohrs aus dem 3-D-Drucker und erklärt: «Nanocellulose...

Im Focus: Nanocellulose for novel implants: Ears from the 3D-printer

Cellulose obtained from wood has amazing material properties. Empa researchers are now equipping the biodegradable material with additional functionalities to produce implants for cartilage diseases using 3D printing.

It all starts with an ear. Empa researcher Michael Hausmann removes the object shaped like a human ear from the 3D printer and explains:

Im Focus: Roter Riesenvollmond in den Morgenstunden des 21. Januar

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg - Frühaufsteher sind diesmal im Vorteil: Wer am Morgen des 21. Januar 2019 vor 6:45 Uhr einen Blick an den Himmel wirft, kann eine totale Mondfinsternis bestaunen. Dann leuchtet der sonst so strahlende Vollmond zwischen den Sternbildern Zwillingen und Krebs glutrot.

Um das Finsternis-Spektakel in seiner gesamten Länge zu verfolgen, muss man allerdings sehr früh aus dem Bett: Kurz nach 4:30 Uhr beginnt der Mond sich langsam...

Im Focus: Atomarer Mechanismus der Supraschmierung aufgeklärt

Das Phänomen der sogenannten Supraschmierung ist bekannt, es war jedoch auf atomarer Ebene bislang nicht zu erklären: Wie entsteht die extrem niedrige Reibung beispielsweise in Lagern? Forscherinnen und Forscher der Fraunhofer-Institute IWM und IWS entschlüsselten gemeinsam einen universellen Mechanismus der Supraschmierung bei bestimmten diamantähnlichen Kohlenstoffschichten in Verbindung mit organischen Schmierstoffen. Auf dieser Wissensbasis ist es nun möglich, Designregeln für supraschmierende Schicht-Schmierstoff-Kombinationen zu formulieren. Die Ergebnisse präsentiert ein Artikel der Zeitschrift Nature Communications, Ausgabe 10.

Eine der wichtigsten Grundvoraussetzungen für nachhaltige und umweltfreundliche Mobilität ist, Reibung zu minimieren. Diesem wichtigen Vorhaben widmen sich...

Im Focus: Elucidating the Atomic Mechanism of Superlubricity

The phenomenon of so-called superlubricity is known, but so far the explanation at the atomic level has been missing: for example, how does extremely low friction occur in bearings? Researchers from the Fraunhofer Institutes IWM and IWS jointly deciphered a universal mechanism of superlubricity for certain diamond-like carbon layers in combination with organic lubricants. Based on this knowledge, it is now possible to formulate design rules for supra lubricating layer-lubricant combinations. The results are presented in an article in Nature Communications, volume 10.

One of the most important prerequisites for sustainable and environmentally friendly mobility is minimizing friction. Research and industry have been dedicated...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Tagung zu Antibiotikaresistenzen

15.01.2019 | Veranstaltungen

Lasersymposium Elektromobilität in Aachen

11.01.2019 | Veranstaltungen

Die Rolle des Menschen in der digitalisierten Arbeitswelt

10.01.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Multiple Sklerose: Hilfe zur zellulären Selbsthilfe

15.01.2019 | Biowissenschaften Chemie

Tagung zu Antibiotikaresistenzen

15.01.2019 | Veranstaltungsnachrichten

Implantate aus Nanozellulose: Das Ohr aus dem 3-D-Drucker

15.01.2019 | Materialwissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics