Die Anuga FoodTec 2021 zeigt, was Lebensmittelanalytik leisten muss

Food Safety first

Wie lässt sich vor dem Hintergrund der zunehmenden Liberalisierung des globalen Handels die Sicherheit von Lebensmitteln garantieren? Diese Frage diskutieren Besucher und Aussteller auf der Anuga FoodTec, die vom 23. bis 26. März 2021 in Köln stattfindet. Um Risiken im Verbraucherschutz zu minimieren und die Authentizität der Lebensmittel zu gewährleisten, informiert die internationale Zuliefermesse für die Getränke- und Lebensmittelindustrie über die neuesten Technologien und Dienstleistungen.

Die Trends und Verfahren der Rückstandsanalytik stehen ebenso auf der Agenda, wie aktuelle Ansätze zur Verhinderung von Lebensmittelbetrug – dem Food Fraud. Experten schätzen, dass rund zehn Prozent der weltweit gehandelten Lebensmittel und Rohstoffe von dem Problem betroffen sind. Zu den am häufigsten gefälschten Lebensmitteln zählen Olivenöl, Honig, Milch, Fisch sowie gestreckte Gewürz- und Nussmischungen.

Lebensmittelproben müssen nach festgelegten Standards abgearbeitet werden – Anforderungen, die sich mithilfe der Digitalisierung vereinfachen lassen. © Clipdealer
Interdisziplinäre Methoden im Mittelpunkt

Ob für die Allergenanalytik, den GVO-Nachweis, die Tierartenbestimmung oder den Nachweis mikrobiologischer Kontaminationen: Die Anforderungen im Bereich Food Safety sind ebenso vielfältig, wie das Produktspektrum der Aussteller auf dem Kölner Messegelände. Dieses reicht von der Messtechnik und dem Zubehör, der Probenvorbereitung sowie -analyse über das Verbrauchsmaterial bis hin zu kompletten Laboreinrichtungen. Neben immunologischen Methoden wie ELISA steht die real time Polymerase-Kettenreaktion (PCR) am Anfang vieler Untersuchungen in der Lebensmittelanalytik, denn sie punktet mit einer hohen Spezifität und schnellen Ergebnissen. War der Einsatz der dafür erforderlichen Thermocycler in der Vergangenheit häufig mit hohen Kosten und intensiven Schulungen verbunden, so stehen mittlerweile erschwingliche und kompakte Geräte für eine vielseitige Nutzung im Alltag kleinerer Labore zur Auswahl. Derartige zielgerichteten Routineanalysen werden auch künftig ihre Berechtigung haben.

Mit Blick auf die Anuga FoodTec 2021 zeigt sich aber auch: Die Zeit von Insellösungen ist vorbei. Die Entwicklung immer höher auflösender Analysengeräte schreitet stetig voran, denn die Qualität und Sicherheit eines Lebensmittels wird nicht mehr an wenigen Parametern festgemacht, sondern an einer Vielzahl von Stoffen. Die klassische Analytik, die sich auf die Bestimmung der absoluten Konzentration bekannter Stoffwechselverbindungen konzentriert, stößt hier an ihre Grenzen. Beim Nachweis von Authentizitätsparametern oder für die Detektion einer bis dato unbekannten Veränderung eines Lebensmittels müssen zunächst die erforderlichen Markersubstanzen identifiziert werden. Im Zentrum dieses interdisziplinären Ansatzes stehen die Metabolomics-Analysen. Sie beruhen auf zwei Methoden: der Kernspinresonanzspektroskopie und der Massenspektrometrie, die gekoppelt mit chromatographischen Methoden (Gaschromatographie und Hochflüssigkeitschromatographie) zum Einsatz kommt. Möglich sind damit non target Analysen wie die Echtheitsbewertung und Herkunftsbestimmung von Lebensmitteln. Zahlreiche Foren und Konferenzen zum Thema Lebensmittelsicherheit auf der Anuga FoodTec werden die Metabolomforschung und ihre modernen Werkzeuge in den Mittelpunkt rücken.

Das Labor 4.0 nimmt Gestalt an

Der größte Zeitfaktor im Labor ist nach wie vor die manuelle Arbeit. Lebensmittelproben müssen schnell und nach festgelegten Standards abgearbeitet werden – Anforderungen, die mithilfe der Digitalisierung und Automation vereinfacht werden können. Ganz im Sinne von Labor 4.0 rücken auf der Anuga FoodTec 2021 smarte und vernetzbare Analysegeräte in den Fokus, die sich entlang der gesamten Wertschöpfungskette flexibel in die IT-Umgebung einbinden lassen. Ziel ist es, manuelle Abläufe in automatisierte Prozesse zu transferieren und in bestehende Laborinformationsmanagementsysteme (LIMS) zu integrieren.

Dieser Prämisse folgend arbeiten Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie IZI-BB gegenwärtig an einem Schnelltest, mit dem sich innerhalb von acht Stunden ermitteln lässt, ob ein Lebensmittel mit Salmonellen kontaminiert ist. „Dies ist uns gelungen, indem wir eine Schnellkultur mit für Salmonellen optimierten Wachstumsbedingungen angelegt haben. Durch eine anschließende innovative Anreicherungsmethode können wir die Konzentration der Bakterien so erhöhen, dass wir sie nach wenigen Stunden nachweisen können“, erläutert Dr. Harald Peter, Wissenschaftler am Fraunhofer IZI-BB. Derartige molekularbiologischen Detektionsverfahren werden bereits in Laboren eingesetzt, jedoch noch selten in vollautomatisierter Form, und nicht in der Lebensmitteldiagnostik. Um dies zu realisieren, planen Harald Peter und sein Team ein System, das Abläufe, die bislang noch manuell erfolgen, wie Kultivierung, Anreicherung, molekularbiologische Vervielfältigung bis hin zur Detektion, automatisiert durchführt. Alle erforderlichen Komponenten werden dafür künftig in ein rund 40 mal 40 Zentimeter großes, kompaktes Gerät integriert.

Schnelltests für die Hygienekontrolle

Abseits des Trends, Lebensmittel immer umfassender in ihren Inhaltsstoffen und ihrer Zusammensetzung zu charakterisieren, stellt sich im Produktionsumfeld vor allem die Frage nach praktischen Reinigungs- und Hygienekontrolltests. Gebrauchsfertige Nährbodenplatten gelten als ideales Werkzeug für das Hygienemonitoring. Das Nachweisprinzip beruht auf spezifischen chromogenen Substraten, die im Stoffwechsel der kultivierten Mikroorganismen zu gefärbten Produkten abgebaut werden. Nach der Inkubationszeit lässt sich leicht ablesen, ob mögliche Verderbniserreger auf der getesteten Oberfläche vorhanden waren. Bis das Ergebnis vorliegt, dauert es allerdings mehrere Tage. Schnelltests lassen dem gegenüber kein umfangreiches Screening bei der Kontrolle der Betriebshygiene zu, ermöglichen aber eine schnelle Ja/Nein-Antwort. Zum Einsatz kommen dafür Teststäbchen, die auf Nicotinamidadenindinukleotide (NAD) und ihre Phosphate ansprechen. Die Verbindungen sind in allen lebenden Zellen, einschließlich Mikroorganismen, sowie in Lebensmittelrückständen vorhanden. Eine Farbentwicklung auf dem Stäbchen signalisiert ein positives Ergebnis – und somit eine unreine Oberfläche. Für die Lebensmittelproduzenten werden derartige Echtzeitkontrollen immer wichtiger, da sie in wenigen Minuten Schwächen im Reinigungs- und Desinfektionsregime oder auch im technologischen Prozess aufzeigen.

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