Nichtthermische Verfahren in der Übersicht

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Gepulste elektrische Felder, gepulstes Licht, kaltes Plasma, E- beam längst nicht alle der gezeigten Verfahren sind bereits in der Lebensmittelpraxis erprobt. Viele befinden sich noch am Anfang der anwendungsorientierten Forschung. Hier eine Übersicht zum Stand der Entwicklung.

«Cold pasteurised» oder «Cold pressed» – hochdruckinduzierte Entkeimung
Entkeimung von Lebensmitteln durch Hochdruckbehandlung (engl. High Pressure Performance, HPP).
Einsatzbereich: Der induzierte hohe Druck (bis zu 7000 bar) dient der Inaktivierung von Mikroorganismen sowie der Strukturbildung von Lebensmitteln (z. B. Funktionalität von Proteinen oder Stärken).
Entwicklungsstand: Aktuell wird das HPP-Verfahren hauptsächlich zur Fleischverarbeitung und zur Konservierung frischer Fruchtsäfte verwendet.

«Pulsed Electric Fields» (PEF) – schonende Inaktivierung von Mikroorganismen
Elektrische Felder von hoher Spannung, die in Form kurzer Impulse zielgerichtet eingesetzt werden.
Einsatzbereich: Das PEF-Verfahren inaktiviert Mikroorganismen gezielt ohne Beeinträchtigung des Lebensmittels, wie z. B. Enzyminaktivierung. Dies im Gegensatz zur klassischen thermischen Sterilisation, bei der das ganze Produkt erhitzt wird.
Entwicklungsstand: Praxisanwendungen hauptsächlich für die verlängerte Haltbarkeit von Frischsäften und Smoothies. Weitere Anwendungen: Zellaufschluss von Rohstoffen wie etwa Kartoffeln zur Steigerung der Effizienz von Verarbeitungsprozessen.

«Ultra High Pressure Homogenisation » (UHPH) – Mikroorganismen durch Hochdruck-Homogenisierung unschädlich machen
Weiterentwicklung traditioneller Homogenisierungsprozesse, aber bei viel höheren Druckverhältnissen (über 2000 bar).
Einsatzbereich: Wie klassische Homogenisationsverfahren, aber mit neuen Anwendungsmöglichkeiten und Prozesstechnologien.
Entwicklungsstand: Bis zur kommerziellen Anwendung von UHPH besteht noch Forschungs- und Investitionsbedarf. So sind beispielsweise Details der Sporeninaktivierung durch die mechanische Belastung der Homogenisierung bis heute nicht verstanden.

«Pulsed Light»-Technologie – Lichtblitze zur Desinfektion von Lebensmitteln
Gepulstes Licht (engl. Pulsed Light, PL) stellt eine «Weiterentwicklung» der UV(C)-Verfahren dar. Dabei werden Hochspannungsimpulse mittels Xenon-Lampen in Lichtimpulse von hoher Intensität und kurzer Dauer übersetzt und dienen somit als Dekontaminationstool.
Einsatzbereich: Das PL-Verfahren ist kein eigentliches Haltbarmachungsverfahren, sondern soll vielmehr als letzter Schritt zur Beseitigung allfälliger prozessbedingter Kontaminationen gesehen werden.
Entwicklungsstand: Für das Verfahren besteht noch viel Forschungsbedarf, bevor eine konkrete Praxisanwendung möglich
wird.

«Kaltes Plasma» – Lebensmittelanwendung noch in der Frühphase
Ein Plasma ist in der Physik ein «reaktiver Cocktail» aus Ionen, Radikalen, Elektronen und neutralen Atomen und Molekülen. Von einem «kalten Plasma» spricht man bei niedriger Energie.
Einsatzbereich: Forschungsergebnisse zeigen, dass mit dem Verfahren eine keimtötende Wirkung in Lebensmitteln erzielt werden kann. Entwicklungsstand: Für die Lebensmittelanwendung noch in der Frühphase. Vor der Praxisanwendung besteht noch grosser Forschungs- und Entwicklungsbedarf.

Bakterien unschädlich machen mittels E-beam-Behandlung «E-beam» beruht auf der Behandlung
durch Elektronen, im Vergleich zu Röntgenstrahlen jedoch in viel niedrigerem Energiebereich.
Einsatzbereich: Die Technologie wird bereits erfolgreich an Lebensmittel- und Pharmaverpackungen angewendet. Tetra-Packungen werden z. B. standardmässig mit E-beam behandelt. Mithilfe dieses Hygienisierungsprozesses können pathogene Keime wie Kolibakterien oder Salmonellen erfolgreich inaktiviert werden.
Entwicklungsstand: Effiziente, wirtschaftliche und nachhaltige Alternative zu konventionellen Desinfektionsmethoden, jedoch nicht für den direkten Einsatz bei Lebensmitteln.

Schutzkulturen als Ergänzung von Starterkulturen
Schutzkulturen ergänzen die in der Lebensmittelbranche verbreiteten Starterkulturen für fermentierte Lebensmittel. Sie erzeugen Stoffwechselprodukte mit antimikrobiellen Eigenschaften.
Einsatzbereich: Gezielter Einsatz von Schutzkulturen als Erweiterung der klassischen mikrobiellen Starterkulturen etwa in der Milch-, Fleisch- und Backwarenbranche. Entwicklungsstand: Der Aufbau eines verlässlichen und bezüglich Lebensmittelsicherheit geprüftes Schutzkultur-Sortiments ist am ZHAW-Institut für Lebensmittel- und Getränkeinnovation (ILGI) derzeit in Entwicklung.

Bakteriophagen zur Kontrolle pathogener Bakterien in Lebensmitteln
Phagen sind natürliche Nanopartikel aus Protein und kommen in grosser Zahl überall auf der Erde vor. Bakteriophagen sind «gute» Viren, die ganz spezifisch Bakterien infizieren.
Einsatzbereich: Gezielter Angriff unerwünschter Keime als natürliche «Waffe» zur Kontrolle pathogener Bakterien in Lebensmitteln (Bio-Control).  Entwicklungsstand: Einige der Phagen werden bereits erfolgreich bei Lebensmitteln eingesetzt. Ein Forschungsprojekt der
ZHAW untersucht den Eintrag intakter Phagen in Verpackungsmaterialien, die dann über die Zeit nach und nach ans Lebensmittel abgegeben werden.

Informationen und Quelle:
https://www.zhaw.ch/de/lsfm/institute-zentren/ilgi/news/detailansicht-news/news-single/lebensmittelsicherheit-und-qualitaet-durch-nicht-thermische-verfahren/

 

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Bezugsquellenverzeichnis