Eier werden weltweit als Eiweißquelle genutzt. Man geht von etwa 5 Milliarden Legehennen weltweit aus. Der durchschnittliche Verzehr von Eiern pro Person liegt bei 215 Eiern pro Jahr, variiert aber sehr stark von Land zu Land. Weltweit erkranken zahlreiche Menschen erkranken an einer Salmonelleninfektion, die über den Verzehr Eiern verbreitet wird. Salmonellosen gehören zu den meldepflichtigen Erkrankungen.
Die gegenwärtige europäische Gesetzgebung erlaubt mit der Ausnahme von ultravioletter Strahlung (UV) für Lebensmittel keine andere hygienische Behandlung, wie etwa chemische Desinfektion oder ionisierende Strahlung. Herkömmliche UV-Lampen beinhalten vielfach noch umweltschädliches Quecksilber und machen lange Expositionszeiten erforderlich. Die meisten Eierproduzenten nutzen die Technologie jedoch nicht, weil der hygienische Effekt gering und der Wartungsaufwand hoch ist.
Ziel des von der EU geförderten Projekts OVOSHINE ist es, eine preiswerte, sichere und schnelle physikalische Methode zur Desinfektion von Eiern zu entwickeln, um die Zahl der durch rohe Eier oder nicht ausreichend erhitzte eihaltige Lebensmittel verursachten Krankheitsfälle zu reduzieren und die Lebensmittelsicherheit zu erhöhen.
Die UV-Behandlung von Oberflächen ist ein seit Langem bekanntes Verfahren, um die Zahl vermehrungsfähiger Organismen zu minimieren. Am Fraunhofer IGB wurden spezielle Excimer-Plasmalampen konzeptioniert und die Bestrahlungsstärke in Abhängigkeit zum Abstand, die spektrale Verteilung und die elektrische Leistungsaufnahme an ausgewählten Demonstratoren im Labor getestet. Der Inaktivierungseffekt der Strahlung wurde mit verschiedenen Bakterienarten mikrobiologisch überprüft. Zusätzlich kamen neuartige UV-C-LEDs zum Einsatz, die Licht mit Wellenlängen deutlich unter 300 nm emittieren.
Excimer-Lampen und LEDs mit Licht unterschiedlicher Wellenlängen (172 nm, 222 nm, 282 nm, 285 nm, 308 nm) wurden untersucht. Ziel war es, die Zellzahl der Bakterien um mindestens vier Größenordnungen in nur 2 bis 10 Sekunden zu reduzieren. In einem Testsystem zur reproduzierbaren Bestrahlung bei verschiedenen Wellenlängen und Strahlungsintensitäten konnten für vegetative Zellen Reduktionsfaktoren1 von mindestens RF=6 in 10 Sekunden nachgewiesen werden, das heißt dass die Zellzahl um mindestens den Faktor 106 reduziert werden konnte. Bei einer Bestrahlungsdauer von 2 Sekunden wurde ohne Probleme ein Reduktionsfaktor von RF= 4 erreicht. Diese Werte beziehen sich auf Untersuchungen mit Stämmen von Escherichia coli und Salmonella enteritidis, die bei der Kontamination von Eiern eine Rolle spielen.
Von Interesse war darüber hinaus zu untersuchen, inwieweit Endosporen von Bacillus-Stämmen mit diesem Verfahren trotz relativ kurzer Behandlungsdauer inaktiviert werden können. Obwohl es sich bei den Endosporen um von Natur aus gegen Strahlung relativ resistente Formen handelt, wurden bereits nach 60 Sekunden Bestrahlungsdauer Reduktionsfaktoren von RF= 4 nachgewiesen. Die bisher mit Sporen von Bacillus atrophaeus erreichten Ergebnisse sind sehr vielversprechend und eröffnen weitere Anwendungsgebiete der hocheffektiven Excimer-Plasmalampen.
Wir konnten im Projekt zeigen, dass Strahlung aus Excimer-Plasmalampen sehr effektiv gegen Bakterien und sogar Sporen wirken kann. Mit den UV-Bestrahlungssystemen hat das Fraunhofer IGB eine technisch einfache und günstige Alternative zu anderen Desinfektions- oder Sterilisationsmethoden entwickelt, die auf eine Vielzahl von Anwendungen, beispielsweise im pharmazeutischen oder medizinischen Umfeld, angepasst werden kann. Auch zur Entkeimung lebensmittelrelevanter Verpackungen aus Kunststoff ergeben sich Anwendungen.
1 Der Reduktionsfaktor RF gibt die Reduktion der lebens- und vermehrungsfähigen Zellen in logarithmischer Form an, RF = log (Ausgangskeimzahl) – log (Anzahl rekultivierbare Zellen), und beschreibt, um welche Größenordnung (101) die Ausgangskeimzahl auf eine rekultivierbare Zellzahl reduziert wurde. Bei einem Reduktionsfaktor von 5 beispielsweise wird die kultivierbare Zellzahl um den Faktor 105 reduziert.
OVOSHINE – Low cost, low maintenance and effective system to sterilise eggshells using hot air and excimer UV lamps
September 2014 – August 2017
Die Forschungsarbeiten, die zu diesen Ergebnissen geführt haben, wurden gemäß der Finanzhilfevereinbarung Nr. 605309 im Zuge des Siebten Rahmenprogramms der Europäischen Union (RP7/2007-2013) gefördert.
Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB