Karen Fuchs im Hochdrucktechnikum bei Vorversuchen an einer 60mL-Hochdrucksichtzelle (Foto: © Fraunhofer UMSICHT)

Oberhausen. Kohlenstoffdioxid zur Abtötung von Krankheitserregern auf Lebensmitteln

Weihnachtszeit ist auch Mandelzeit. Ob im Weihnachtsplätzchen, im Stollen oder als Snack für zwischendurch – Mandeln gehören für viele Menschen einfach dazu. Damit ein sicherer Verzehr von Mandeln gewährleistet werden kann, entwickelt das Fraunhofer UMSICHT zusammen mit kanadischen Partnern einen Prozess zur Abtötung von pathogenen Mikroorganismen auf den Mandelkernen.

Einer Studie der World Health Organization zufolge erkrankt jeder zehnte Mensch einmal pro Jahr an einer Lebensmittelvergiftung, beispielsweise ausgelöst durch pathogene Mikroorganismen. Damit sind weltweit jährlich 600 Millionen Krankheits- sowie 420 000 Todesfälle zu verzeichnen. Zudem sind in den letzten Jahren vermehrt Lebensmittel mit geringer Wasseraktivität von Rückrufen betroffen gewesen, zu denen auch Mandeln gehören. Wenn es zu einer Kontamination von Mandeln mit pathogenen Mikroorganismen kommt, dann erfolgt diese nach der Ernte beispielsweise mit Salmonellen. Die Salmonellen werden über tierischen oder menschlichen Kontakt in der Verarbeitungskette auf die Mandeln übertragen. Nach schwerwiegenden Krankheitsfällen in Nordamerika, die auf den Verzehr von kontaminierten Mandelprodukten zurückgeführt wurden und den darauf erfolgten Mandelprodukt-Rückrufaktionen dürfen in Nordamerika nur noch Mandeln in den Handel gebracht werden, die zuvor einen Prozess durchlaufen haben, der eine Reduktion von Salmonellen auf den Mandeln um log4 sicherstellt. Die Gewährleistung dieser Salmonellen-Reduktion ist ein priorisiertes Kriterium was die Lebensmittelsicherheit von Mandeln in Nordamerika betrifft. Das Almond Board of California fordert mit log5 eine noch stärke Reduktion. Um dies zu erreichen, werden die Mandeln beispielsweise geröstet, gedämpft oder mit Propylenoxid behandelt. Eine neue Alternative bietet die Dekontamination mittels CO2, die im Rahmen des Projekts MiDeCO2 in Kooperation mit der Universität von Alberta (Canada) entwickelt wird.

Vorteile der CO2-Technologie

Der MiDeCO2-Prozess setzt auf CO2 zur Abtötung der Mikroorganismen. CO2 hat den besonderen Vorteil, dass es rückstandsfrei von den Mandeln abgetrennt und nach dem Prozess recycelt werden kann.

Die beiden Mitarbeiterinnen von Fraunhofer UMSICHT Karen Fuchs und Anna Oelbermann, legen bei der Entwicklung des Prozesses großen Wert darauf, dass die Mandeln nach der Behandlung im CO2-Prozess sowohl den erforderlichen Reduktionsgrad von log5 als auch eine hohe – den Marktanforderungen gerechte – Produktqualität aufweisen. Darin liegt auch die besondere Herausforderung der MiDeCO2-Prozessführung. Im Prozess muss CO2 auf die Mikroorgansimen so einwirken können, dass diese abgetötet werden und gleichzeitig müssen Wechselwirkungen zwischen dem CO2 und der Mandel an sich minimiert werden. Ausgerufenes Ziel ist es, dass die Mandeln nach dem CO2-Prozess die gleiche Produkt-Qualität hinsichtlich sensorischer, physikalischer und chemischer Attribute aufweisen, wie vor dem Prozess.

Erste Erfolge bei kontaminierten Mandeln

Karen Fuchs, Hauptverantwortliche für die MiDeCO2-Prozessentwicklung im Hochdrucktechnikum bei UMSICHT, konnte im 1,5L-Maßstab erfolgreich zeigen, dass mit Staphylococcus carnosus kontaminierte Mandeln nach dem MiDeCO2-Prozess eine Reduktion um log5 aufweisen. Das bedeutet, dass der MiDeCO2-Prozess das Potential hat, eine Alternative zu den etablierten Dekontaminations-Prozessen zu bilden. Staphylococcus carnosus kann als repräsentativer Ersatzorganismus für pathogene Salmonellen bei der Entwicklung des CO2-Prozesses eingesetzt werden. Michael Gänzle, Feral Temelli und Lynn McMullen von der Universität von Alberta (Canada) haben als Kooperationspartner im Forschungsprojekt MiDeCO2 gezeigt, dass Staphylococcus carnosus gegenüber CO2-Druck ähnlich resistent ist wie ein Cocktail aus fünf unterschiedlichen, pathogenen Salmonellen- und E.coli-Arten. Aktuell laufen Untersuchungen zur Evaluierung der Mandel-Produktqualität nach dem MiDeCO2-Prozess. Die Prozessvalidierung für Salmonellen ist geplant. Die im MiDeCO2-Prozess behandelten Mandeln werden beispielsweise auf ihre Ranzigkeit, Fettzusammensetzung und Lagerstabilität untersucht.

In Zukunft soll der MiDeCO2-Prozess weiterentwickelt werden. »Unser Prozess ist aktuell auf die lebensmittelsicherheitsvorgaben des nordamerikanischen Marktes ausgerichtet, weil dort durch die gesetzlichen Rahmenbedingungen ein Markt für unsere Technologie vorhanden ist. Gleichzeitig sind wir bei der weiteren Prozessentwicklung sehr daran interessiert, den europäischen Markt zu adressieren. Deshalb wird unser Fokus zukünftig sowohl auf dem Scale-up des Prozesses liegen als auch darauf, mit potentiellen Kunden aus der europäischen Lebensmittelindustrie ins Gespräch zu kommen, um den Prozess noch besser auf die konkreten Bedürfnisse potentieller europäischer Kunden anzupassen. Das kann auch bedeuten, dass wir andere Lebensmittel ins Visier nehmen«, sagt Anna Oelbermann vom Fraunhofer UMSICHT.

 

Förderhinweis

Das Projekt wurde im Rahmen BioeconomyInternational vom BMBF gefördert

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