
Lebensmittelsicherheit
Von der Tradition zur Technologie: Fortschrittliche Sterilitätstests in der Lebensmittelherstellung
Die Verlängerung der Haltbarkeit von Lebensmitteln ist seit Jahrzehnten ein wichtiges Ziel der Hersteller. Die Ultrahochtemperaturbehandlung (UHT), ein Schlüsselverfahren zur Erreichung kommerzieller Sterilität, ermöglicht die Herstellung von Lebensmitteln mit außergewöhnlich langer Haltbarkeit, die oft 12 Monate übersteigt. Ursprünglich in der Molkereiindustrie beliebt, werden UHT-Behandlungen heute auch von Herstellern pflanzlicher Getränke und Vorräte eingesetzt.
Unter kommerzieller Sterilität versteht man "das Fehlen von Mikroorganismen, die unter normalen, nicht gekühlten Bedingungen während der Herstellung, des Vertriebs und der Lagerung in dem Lebensmittel wachsen können" (Codex Alimentarius Commission (WHO/FAO) CAC/RCP 40-1993). Dieser Artikel befasst sich mit verschiedenen Testmethoden, die zur Bestätigung der kommerziellen Sterilität von UHT-Produkten eingesetzt werden.
Die Aufrechterhaltung der Lebensmittelqualität und -sicherheit ist von entscheidender Bedeutung, und die mikrobielle Kontamination von UHT-Produkten, einschließlich Milchprodukten und Milchprodukten auf pflanzlicher Basis, Joghurts, Cremes und Brühen, stellt eine große Herausforderung dar. Um dieses Problem zu lösen, wurden sowohl traditionelle als auch innovative Ansätze zum Nachweis mikrobiologischer Verunreinigungen entwickelt.
Die traditionelle Methode zur Überprüfung der Sterilität von Fertigprodukten umfasst die Gesamtkeimzahl. Das Verfahren umfasst:
- Vor-Inkubation: Die Verpackungen werden drei bis fünf Tage lang bei 30 °C und 55 °C bebrütet.
- Ausplattieren: Die Proben werden auf einen generischen Agar, wie z.B. Plattenzählagar, plattiert.
- Sekundäre Inkubation: Die Platten werden zwei Tage lang bei 30 °C und 55 °C bebrütet.
- Analyse: Die Auszählung der Kolonien bestätigt das Fehlen von mikrobiellem Wachstum.
Die Produkte werden nur dann freigegeben, wenn kein mikrobielles Wachstum festgestellt wird, was die kommerzielle Sterilität beweist. Diese Methode ist jedoch zeitaufwändig, arbeitsintensiv und aufgrund der langen Lagerungszeiten kostspielig. Daher entscheiden sich die Hersteller von UHT-Produkten zunehmend für schnellere, weniger arbeitsaufwändige Alternativen, die die Genauigkeit der herkömmlichen Methoden beibehalten können.
Es sind mehrere schnelle Testmethoden für die Sterilität aufgetaucht, darunter die pH-Messung, der ATP-Test, die CO2 Überwachung und die Durchflusszytometrie. Jede Methode bietet unterschiedliche Vor- und Nachteile.
- pH-Test: Nach der Inkubation (3-5 Tage bei 30 °C und 55 °C) wird der pH-Wert der Proben getestet. Ein deutlicher pH-Abfall deutet auf eine Kontamination hin. Diese Methode ist kostengünstig und erfordert nur eine minimale Ausrüstung, ist aber auf den Nachweis von säureproduzierenden Mikroorganismen beschränkt und eignet sich nicht für säurehaltige Lebensmittel wie Säfte. Außerdem ist sie arbeitsintensiv und zeitaufwändig.
- CO2 Überwachung: Dieser Ansatz misst den CO2 Gehalt, der während des Bakterienwachstums ansteigt, mithilfe einer kolorimetrischen oder fluoreszenzbasierten Reaktion. Die Proben werden in ein spezielles Medium geimpft und in einem Gerät inkubiert. Die Ergebnisse liegen innerhalb von zwei bis vier Tagen vor, wodurch sich die Wartezeiten verkürzen. Diese Methode erfordert einen minimalen Arbeitsaufwand und spart durch die automatisierte Inkubation Platz im Labor. Allerdings ist der Probendurchsatz aufgrund der Gerätekapazität begrenzt. Die anfänglichen Einrichtungskosten und die Kosten pro Test sind hoch.
- ATP-Tests: ATP-Tests weisen mikrobielle Verunreinigungen durch Licht nach, das während einer Biolumineszenz-Reaktion abgegeben wird. Das Verfahren umfasst die Entfernung von freiem ATP, die Lyse von mikrobiellen Zellen und die Messung von bakteriellem ATP mit einem Luminometer, was alles in einem Gerät wie dem Innovate™ System durchgeführt wird. Diese Methode unterstützt einen hohen Durchsatz und verarbeitet 96 Proben in weniger als 20 Minuten. Sie verkürzt die Haltezeiten um mindestens fünf Tage und ist benutzerfreundlich und kostengünstig. Auch wenn die Kosten für die anfängliche Einrichtung und die Ausrüstung höher sind, sind die Kosten pro Test niedrig.
- Durchflusszytometrie: Die Durchflusszytometrie ist eine Technik, die zum Testen der Sterilität von Proben wie Blutprodukten verwendet werden kann. Bakterienzellen werden mit einem Fluoreszenzfarbstoff markiert. Die markierten Zellen durchlaufen einen Laserstrahl in einer engen Durchflusszelle und werden vom Durchflusszytometer erfasst. Die Methode eignet sich jedoch nicht so gut für Hochdurchsatztests wie der ATP-Test. Die anfänglichen Einrichtungskosten können sehr hoch sein, und auf der Basis der Kosten pro Test ist dies die teuerste Methode. Sie erfordert jedoch weniger Arbeitsaufwand und liefert genaue Ergebnisse.
Die Auswahl einer geeigneten mikrobiellen Schnellmethode hängt von mehreren Faktoren ab:
- Geschwindigkeit und Verlässlichkeit: Entscheiden Sie sich für eine Methode, die schnelle und zuverlässige Ergebnisse liefert, um die betriebliche Effizienz zu steigern.
- Effizienz des Labors: Wählen Sie Methoden, die den manuellen Aufwand minimieren, die Automatisierung unterstützen und einen hohen Probendurchsatz ohne übermäßigen Platzbedarf bieten.
- Technische Unterstützung: Stellen Sie sicher, dass die Anbieter umfassenden Support, Unterstützung bei der Einhaltung von Vorschriften und Fachwissen über die Lebensmittelindustrie bieten.
- Einhaltung gesetzlicher Vorschriften: Stellen Sie sicher, dass sich das System nahtlos in Laborinformationsmanagementsysteme (LIMS) und Unternehmensressourcenplanungssysteme (ERP) integrieren lässt und die gesetzlichen Anforderungen an die Datenverfolgung und Berichterstattung erfüllt.
- Kontinuierliche Verbesserung: Arbeiten Sie mit Anbietern zusammen, die sich der kontinuierlichen Verbesserung von Instrumenten, Software, Reagenzienstabilität und Anwendungsentwicklung verschrieben haben.
Das Streben nach effizienten, genauen und kostengünstigen Methoden zur Gewährleistung der kommerziellen Sterilität von UHT-Produkten entwickelt sich ständig weiter. Während herkömmliche Methoden nach wie vor zuverlässig sind, bieten schnelle Methoden wie pH-Tests, ATP-Tests, Durchflusszytometrie und die CO2 Überwachung überzeugende Alternativen, um den dynamischen Anforderungen der Lebensmittelindustrie gerecht zu werden. Durch die Auswahl der richtigen Methode und die Zusammenarbeit mit innovativen Lösungsanbietern können Hersteller die Produktsicherheit verbessern, Kosten senken und die betriebliche Effizienz steigern.