Interview mit Alina Rahtz, wiss. Mitarbeiterin am LZH
Im Rahmen unserer Reihe „Ackerbau-Projekt des Monats“ haben wir im März ein Interview mit Alina Rahtz, wiss. Mitarbeiterin am LZH, durchgeführt.
Sie bearbeitet, unterstützt von Kolleg*innen, im Rahmen ihrer Dissertation die Durchführung der Blaulichtversuche im Labor.
Zum aktuellen Stand und den bisherigen Ergebnissen haben wir Frau Rahtz einige Fragen gestellt:
Frau Ratz, welche Rolle spielt die Blaulicht-Desinfektion von Lebensmitteln und was kann sie leisten?
Die Blaulicht-Desinfektion mit sichtbarem blauem Licht (405nm) ist eine schonende, chemikalienfreie und nicht-thermische Technologie zur Reduktion von Mikroorganismen auf Lebensmitteln. Sie eignet sich besonders für empfindliche frische Produkte und kann zur Erhöhung der Lebensmittelsicherheit sowie zur Verlängerung der Haltbarkeit beitragen.
Die antimikrobielle Wirkung von blauem Licht wird erst seit einigen Jahren systematisch untersucht, weshalb die Methode bislang noch nicht breit industriell eingesetzt wird. Dennoch zeigen aktuelle Forschungsergebnisse ein großes Potenzial für zukünftige Anwendungen in der Lebensmittelverarbeitung und -lagerung.
Welche Ergebnisse wurden bisher im Labor erzielt? Was hat Sie bisher am meisten überrascht?
Im Labor konnten bereits deutliche Desinfektionseffekte durch blaues Licht (405nm) nachgewiesen werden. Besonders effektiv wirkt die Behandlung auf Bakterien in Flüssigkeit. Mit dem im Projekt gebauten Prototypen (siehe Bilder unten) konnte bereits nach etwa 15 Minuten Bestrahlung eine vollständige Inaktivierung von dem Bakterium Pseudomonas fluorescens erreicht werden. Dieser Mikroorganismus ist ein typischer Verderbniskeim auf Blaubeeren.
Ein besonders interessantes Ergebnis betrifft die intermittierende Bestrahlung. Dabei wird das Licht nicht kontinuierlich eingesetzt, sondern in Zyklen mit Phasen der Bestrahlung und Bestrahlungspausen, die an den Reproduktionszyklus der Mikroorganismen angepasst sind.
Ein besonders interessantes Ergebnis betrifft die intermittierende Bestrahlung. Dabei wird das Licht nicht kontinuierlich eingesetzt, sondern in Zyklen mit Phasen der Bestrahlung und Bestrahlungspausen, die an den Reproduktionszyklus der Mikroorganismen angepasst sind.
In Versuchen mit Pseudomonas fluorescens wurde eine intermittierende Bestrahlung von 10 Minuten blauem Licht und 30 Minuten Pause, wiederholt über vier Zyklen, mit einer 40-minütigen Dauerbestrahlung verglichen. Beide Varianten hatten die gleiche applizierte Lichtdosis.
Trotz identischer Dosis zeigte die intermittierende Bestrahlung eine deutlich höhere Keimreduktion:
- bei intermittierender Bestrahlung wird eine Keimreduktion von 99,994% erreicht (anschaulich: bei einer Ausgangsmenge von 1.000.000 Keimen, sind nach der Bestrahlung noch ca. 63 übrig)
- bei Dauerbestrahlung wird eine Keimreduktion von 99% erreicht (anschaulich: bei einer Ausgangsmenge von 1.000.000 Keimen, sind nach der Bestrahlung noch 10.000 übrig)
Dieses Ergebnis zeigt, dass nicht allein die Lichtdosis entscheidend ist, sondern auch die zeitliche Struktur der Bestrahlung einen wichtigen Einfluss auf die Desinfektionswirkung hat.
In diesem Sommer soll der Praxiseinsatz erfolgen. Welche Herausforderungen sehen Sie beim bevorstehenden Transfer vom Labor in die praktische Erprobung?
Im Labor konnten wir bereits eine gute keimreduzierende Wirkung von blauem Licht auf Pseudomonas fluorescens auch auf Blaubeeren nachweisen. Besonders vielversprechend ist dabei die intermittierende Bestrahlung, die sich aufgrund der Bestrahlungspausen gut für den Einsatz während der Lagerung im Kühlhaus eignet, da sie mit geringerer thermischer Belastung verbunden ist. Für den Praxiseinsatz erhoffen wir uns daher ähnlich gute Ergebnisse.
Eine Herausforderung beim Transfer vom Labor in die Praxis ist jedoch die Skalierung der Anwendung. Im Labor haben wir bisher mit relativ kleinen Mengen Blaubeeren gearbeitet, während in der Praxis deutlich größere Mengen gleichzeitig behandelt werden müssen.
Außerdem haben wir im Labor bereits festgestellt, dass die Keimreduktion bei Bakterien in Flüssigkeit nicht direkt mit der Wirkung auf Blaubeeren vergleichbar ist. Auf den Früchten können beispielsweise Abschattungseffekte oder Oberflächenstrukturen dazu führen, dass Mikroorganismen teilweise geschützt sind. Trotzdem konnten wir auch auf Blaubeeren mit unserem Prototyp bereits deutliche Keimreduktionen erreichen.
Zudem möchten wir im Praxiseinsatz untersuchen, welchen Einfluss die Blaulichtbehandlung auf die Lagerfähigkeit der Früchte hat und wie sich die Methode unter realen Bedingungen auf die natürliche Mikroflora sowie Qualitätsparameter wie Festigkeit, Farbe und Geschmack auswirkt.
Vielen Dank Frau Rahtz und gutes Gelingen beim Praxiseinsatz!