Töten Sie Krankheitserreger, ohne Lebensmittel zu zerstören

Immer wieder werden die Medien von Skandalen um kontaminierte Lebensmittel erschüttert. Tausende Menschen in Industrieländern erkranken nach dem Verzehr kontaminierter, verdorbener oder verfälschter Lebensmittel. Die Zahl der aus dem Verkauf genommenen Produkte nimmt stetig zu.

Die Liste der Bedrohungen für die Lebensmittelsicherheit sowie für die Menschen, die sie konsumieren, ist viel länger als die von recht bekannten Krankheitserregern wie Salmonellen, Noroviren oder solchen, die einen besonders berüchtigten Ruf haben.

Trotz der Wachsamkeit der Industrie und des Einsatzes einer Reihe von Technologien zur Lebensmittelkonservierung, wie etwa Wärmebehandlung und Bestrahlung, erkranken und sterben weiterhin Menschen an kontaminierten und ungesunden Lebensmitteln.

Die Herausforderung besteht darin, skalierbare Methoden zu finden, die schädliche Mikroben abtöten und gleichzeitig den Geschmack und den Nährwert bewahren. Dies ist nicht einfach, da viele Methoden zur Abtötung von Mikroorganismen dazu neigen, diese Indikatoren zu verschlechtern, Vitamine zu zerstören oder die Struktur von Lebensmitteln zu verändern. Mit anderen Worten: Beim Kochen von Salat bleibt dieser zwar erhalten, der Kocheffekt ist jedoch gering.

Kaltes Plasma und hoher Druck

Unter den vielen Möglichkeiten, Lebensmittel zu sterilisieren, von Mikrowellen über gepulstes ultraviolettes Licht bis hin zu Ozon, sind zwei neue Technologien von großem Interesse: Kaltplasma und Hochdruckverarbeitung. Keines von beiden wird alle Probleme lösen, aber beide können dazu beitragen, die Sicherheit der Lebensmittelversorgung zu verbessern. In einer 2010 in Deutschland durchgeführten Studie konnten Ernährungswissenschaftler durch die Verwendung von kaltem Plasma mehr als 20 % bestimmter Stämme, die Lebensmittelvergiftungen verursachen, innerhalb von 99,99 Sekunden beseitigen.

Kaltes Plasma Es handelt sich um eine hochreaktive Substanz bestehend aus Photonen, freien Elektronen sowie geladenen Atomen und Molekülen, die Mikroorganismen deaktivieren kann. Die Reaktionen im Plasma erzeugen auch Energie in Form von ultraviolettem Licht, das die DNA von Mikroben schädigt.

Verwendung von kaltem Plasma

Hochdruckverarbeitung (HPP) ist ein mechanischer Prozess, der enormen Druck auf Lebensmittel ausübt. Allerdings behält es seinen Geschmack und Nährwert, sodass Wissenschaftler darin eine wirksame Möglichkeit zur Bekämpfung von Mikroorganismen in Lebensmitteln mit niedrigem Feuchtigkeitsgehalt, Fleisch und sogar einigen Gemüsesorten sehen. Ein Wasserkraftwerk ist eigentlich eine alte Idee. Bert Holmes Hite, ein Agrarforscher, berichtete erstmals 1899 über seine Verwendung, als er nach Möglichkeiten suchte, den Verderb von Kuhmilch zu reduzieren. Zu seiner Zeit waren die für Wasserkraftwerke erforderlichen Anlagen jedoch sehr aufwendig und teuer in der Errichtung.

Wissenschaftler verstehen nicht vollständig, wie HPP Bakterien und Viren deaktiviert und gleichzeitig Lebensmittel intakt lässt. Sie wissen, dass diese Methode schwächere chemische Bindungen angreift, die für die Funktion bakterieller Enzyme und anderer Proteine ​​entscheidend sein können. Gleichzeitig hat HPP nur begrenzte Auswirkungen auf kovalente Bindungen, sodass die Chemikalien, die die Farbe, den Geschmack und den Nährwert von Lebensmitteln beeinflussen, praktisch unberührt bleiben. Und weil pflanzliche Zellwände stärker sind als mikrobielle Zellmembranen, scheinen sie hohem Druck besser standhalten zu können.

Zerstörung mikrobieller Zellen durch Pressverfahren

In den letzten Jahren wurden die sogenannten „Barriere“-Methode Lothar Leistner, der viele Hygienetechniken kombiniert, um möglichst viele Krankheitserreger abzutöten.

plus Abfallmanagement

Wissenschaftler sagen, dass der einfachste Weg, die Lebensmittelsicherheit zu gewährleisten, darin besteht, sicherzustellen, dass sie nicht kontaminiert sind, die richtige Qualität haben und die Herkunft bekannt ist. Große Handelsketten wie Walmart in den USA und Carrefour in Europa nutzen beispielsweise schon seit Längerem die Blockchain-Technologie () in Kombination mit Sensoren und gescannten Codes, um den Lieferprozess, die Herkunft und die Qualität von Lebensmitteln zu überwachen. Diese Methoden können auch im Kampf gegen Lebensmittelverschwendung hilfreich sein. Laut einem Bericht der Boston Consulting Group (BCG) werden jedes Jahr weltweit etwa 1,6 Milliarden Tonnen Lebensmittel verschwendet, und wenn nichts dagegen unternommen wird, könnte diese Zahl bis 2030 auf 2,1 Milliarden ansteigen. Abfälle gibt es überall auf der Welt. Wertschöpfungsketten: von der Pflanzenproduktion über die Verarbeitung und Lagerung, die Verarbeitung und Verpackung, den Vertrieb und den Einzelhandel bis hin zum erneuten Auftauchen in großem Maßstab in der Endverbrauchsphase. Das Streben nach Lebensmittelsicherheit führt natürlich zu einer Abfallreduzierung. Denn Lebensmittel, die nicht durch Mikroben und Krankheitserreger geschädigt werden, werden in geringerem Maße weggeworfen.

Das Ausmaß der Lebensmittelverschwendung in der Welt

Alte und neue Methoden im Kampf für sichere Lebensmittel

• Wärmebehandlung – Zu dieser Gruppe gehören weit verbreitete Methoden wie die Pasteurisierung, d. h. Zerstörung schädlicher Mikroben und Proteine. Ihr Nachteil besteht darin, dass sie den Geschmack und den Nährwert der Produkte beeinträchtigen und dass hohe Temperaturen nicht alle Krankheitserreger abtöten.
• Bestrahlung ist eine Technik, die in der Lebensmittelindustrie verwendet wird, um Lebensmittel Elektronen-, Röntgen- oder Gammastrahlen auszusetzen, die DNA, RNA oder andere für Organismen schädliche chemische Strukturen zerstören. Das Problem ist, dass die Verschmutzung nicht entfernt werden kann. Es gibt auch viele Bedenken hinsichtlich der Strahlendosen, die Lebensmittelarbeiter und Verbraucher zu sich nehmen müssen.
• Unter Verwendung von hohem Druck blockiert diese Methode die Produktion schädlicher Proteine ​​oder zerstört die Zellstrukturen von Mikroben. Es eignet sich gut für Produkte mit geringem Wassergehalt und schädigt die Produkte selbst nicht. Zu den Nachteilen gehören hohe Installationskosten und die mögliche Zerstörung empfindlicherer Lebensmittelgewebe. Diese Methode tötet auch einige Bakteriensporen nicht ab.
• Kaltes Plasma ist eine in der Entwicklung befindliche Technologie, deren Prinzip noch nicht vollständig geklärt ist. Es wird angenommen, dass bei diesen Prozessen aktive Sauerstoffradikale entstehen, die mikrobielle Zellen zerstören.
• UV-Strahlung ist eine in der Industrie eingesetzte Methode, die die DNA- und RNA-Strukturen von Schadorganismen zerstört. Es wurde festgestellt, dass gepulstes ultraviolettes Licht Mikroben besser inaktiviert. Die Nachteile sind: Erwärmung der Produktoberfläche bei längerer Einwirkung sowie Bedenken hinsichtlich der Gesundheit der Arbeitnehmer in Industriebetrieben, in denen UV-Strahlen eingesetzt werden.
• Die Ozonung, eine allotrope Form von Sauerstoff in flüssiger oder gasförmiger Form, ist ein wirksames bakterizides Mittel, das Zellmembranen und andere Strukturen von Organismen zerstört. Leider kann Oxidation die Lebensmittelqualität verschlechtern. Außerdem ist es nicht einfach, die Gleichförmigkeit des gesamten Prozesses zu kontrollieren.
• Oxidation mit Chemikalien (z. B. Wasserstoffperoxid, Peressigsäure, Verbindungen auf Chlorbasis) – wird in der Lebensmittelverpackungsindustrie verwendet und zerstört Zellmembranen und andere Strukturen von Organismen. Die Vorteile liegen in der Einfachheit und den relativ geringen Installationskosten. Wie jede Oxidation beeinflussen auch diese Prozesse die Qualität von Lebensmitteln. Darüber hinaus können chlorhaltige Stoffe krebserregend sein.
• Einsatz von Funkwellen und Mikrowellen - Die Wirkung von Funkwellen auf Lebensmittel ist Gegenstand von Vorversuchen, obwohl Mikrowellen (höhere Leistung) bereits in Mikrowellenherden eingesetzt werden. Diese Verfahren sind in gewisser Weise eine Kombination aus Wärmebehandlung und Bestrahlung. Bei Erfolg könnten Radiowellen und Mikrowellen Alternativen zu vielen anderen Methoden zur Lebensmittelaufbewahrung und -hygiene bieten.