Abgepackte Salate und Wurstwaren ohne Keime? – Forscher-Team testet neue Methode mit „kaltem Plasma“ - Hygieneschulung

Listerien, Salmonellen und andere Bakterien können verzehrfertige Nahrungsmittel (zum Beispiel Milchprodukte, abgepackten Salat, Aufschnitt etc.) kontaminieren und für schwerwiegende Krankheitssymptome beim Menschen sorgen. Eine neue Methode kann Bakterien auf Wurstprodukten abtöten, wie Forscher des Instituts für Lebensmittelqualität und -sicherheit der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo) und der terraplasma GmbH zeigen konnten. Für ihre Forschungen wurde kontaminierter Lachsschinken mit kaltem atmosphärischem Plasma behandelt, welches ein Gas mit antimikrobieller Wirkung ist und geladene Teilchen enthält. Der Schinken wurde danach bis zu zwei Wochen bei acht Grad Celsius gekühlt. Diese Methode hatte Erfolg, denn im Vergleich zu unbehandeltem Lachsschinken konnten die Forscher wesentlich weniger Mikroorganismen auf dem behandelten Produkt feststellen.

Wie erzeugt man kaltes atmosphärisches Plasma?

Wird einem Gas genügend Energie zugeführt, entsteht Plasma. Dies kann zum Beispiel über ein elektrisches Feld geschehen, wobei geladene Teilchen entstehen. Dr. Birte Ahlfeld aus dem Institut für Lebensmittelqualität und -sicherheit der TiHo erklärt, dass diese Teilchen dann mit den Zellmembranen und dem Erbgut von Bakterien reagieren und diese zerstören. Menschliche und tierische Zellen bleiben dabei ungeschädigt. Die terraplasma GmbH - eine Ausgründung des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik in Garching - spezialisierte sich auf kaltes Plasma, das sich schon unter Atmosphärendruck bildet und Zimmertemperatur hat. Für ihre aktuelle Studie hat das Unternehmen ein Gerät entwickelt, das Plasmatube-System, welches auch kaltes Plasma aus Raumluft erzeugen kann. Zu den wesentlichen Bestandteilen des Systems gehören zum einen zwei zylindrische Plasmaquellen, welche aus jeweils zwei elektrisch voneinander isolierten Elektroden bestehen. Sobald eine Spannung an diese Elektroden angelegt wird, lösen sie sich aus ihrem Gitternetz und bewegen sich von negativen zum positiven Pol. Auf diesem Weg bilden sie aus einem Teil der umgebenden Gasmoleküle der Luft reaktive Teilchen, wodurch eine Plasmawolke entsteht. Die Fläche der Elektroden kann man erweitern, damit große Oberflächen mit kaltem Plasma behandelt werden, was mit den bisher untersuchten Verfahren noch nicht möglich ist.

Im Einsatz gegen Mikroorganismen

Der Lachsschinken, der zuerst mit Salmonellen und Listerien versetzt wurde, wurde dann von den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern mit dem kalten Plasma behandeltet, wobei von ihnen verschiedene Protokolle angewandt wurden: Zum einen veränderten sie die Spannung des elektrischen Feldes, außerdem die Luftfeuchtigkeit des Gases und die Behandlungsdauer. Anschließend wurden die Proben von behandeltem und unbehandeltem Lachsschinken miteinander verglichen, was die Anzahl und die Art der noch lebenden Mikroorganismen angeht. Die Forscher kamen zu dem Ergebnis, dass sich mit verschiedenen Ansätzen die Bakterienzahl auf dem behandelten Schinken ausschlaggebend reduzieren ließ. Trotzdem konnten sie in den Proben weiterhin Bakterien finden. Es besteht die Vermutung, dass Mikroorganismen, die überlebt haben, nach der Plasmabehandlung irreversibel geschädigt waren. Eine anschließende Kühlung des Produktes konnte sie doch noch inaktivieren. Nach weitergehenden Untersuchungen wurde diese Vermutung bestätigt: Die Bakterienmenge nahm deutlich ab, teilweise fiel sie sogar unter die Nachweisgrenze, nachdem man den behandelten Lachsschinken unter handelsüblicher Schutzgasatmosphäre verpackt hatte und bei acht Grad Celsius kühlte. Das Verpacken unter Schutzgasatmosphäre ist dabei auch von hoher Bedeutung. Das Schutzgas enthält statt Sauerstoff hohe Konzentrationen an Stickstoff und Kohlenstoffdioxid, wodurch sauerstoffabhängige Mikroorganismen in ihrem Wachstum gehemmt werden und das Fett, welches im Schinken enthalten ist, somit nicht ranzig wird.

Fazit

Durch das Forscher-Team konnte gezeigt werden, dass kaltes atmosphärisches Plasma eine effektive Unterstützung zum bisherigen Konservierungsverfahren sein kann. Kaltes atmosphärisches Plasma herzustellen ist verhältnismäßig kostengünstig, da zur Herstellung Raumluft als Arbeitsgas gebraucht wird. Dazu ist es sehr umweltfreundlich, dadurch die Plasmaproduktion ohne Erzeugung von Abfall auskommt. Es ist auch kein enormer Nachteil, dass die Produkte nach der Behandlung gekühlt werden müssen, damit gute Ergebnisse zustande kommen, denn es ist auch jetzt schon vorgeschrieben, Lachsschinken nach dem Verpacken zu kühlen. Es müssen aber noch weitere Untersuchungen durchgeführt werden, bevor das Verfahren in einem größeren Maßstab eingesetzt werden kann. Ein Behandlungsprotokoll soll künftig erstellt werden, das gegen alle wichtigen Bakteriengattungen wirksam ist. Außerdem muss ausgeschlossen werden können, dass es zu einer Veränderung bezüglich des Nährstoffgehaltes, der Beschaffenheit und des Geschmacks des Lebensmittels durch die Behandlung kommt.

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