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UVegg

UVegg

Einsatz von UV/UV-LED-Strahlung zur Reduktion von Mikroorganismen auf Eiern

Projektkoordinator

Univ.-Prof. Dr. Uwe Rösler
Freie Universität Berlin, Fachbereich Veterinärmedizin, Institut für Tier- und Umwelthygiene, Berlin
uwe.roesler@fu-berlin.de

Verbundpartner

Löwendorfer Geflügelhof GmbH
OSA Opto Light GmbH
SKS Sondermaschinen- und Fördertechnikvertriebs-GmbH
Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) - Abt. 4 Biologische Sicherheit, Fachgruppe 42, Lebensmittelhygiene und -virologie

Projektbeschreibung in FISA

Zum Forschungsinformationssystem Agrar und Ernährung (FISA)

Ziel

Die mögliche Kontamination von Konsumeiern mit Zoonoseerregern ist ein großes Problem der Lebensmittelproduktion. Da die UV-C-Strahlung die Fähigkeit besitzt, Mikroorganismen zu inaktivieren, wird diese bereits zur Oberflächenentkeimung ausgewählter Lebensmittel angewendet.

Das Ziel des Projektes „UVegg“ ist die Erarbeitung und Etablierung von Techniken und Verfahren zur praxisreifen und unbedenklichen Anwendung von UV-C-Licht auf Eiern sowie der Nachweis der Effizienz einer UV-C-Behandlung von Konsumeiern zur Reduktion von Mikroorganismen. Dazu wird zunächst ein Versuchsstand im Modellmaßstab entwickelt, mit welchem die Wirkung von konventionellem UV-C mittels Quecksilberdampflampen und alternativ von neu entwickelten, innovativen UV-C-LED-Strahlern ermittelt und verglichen werden können (siehe Abbildung 1). Neben einem Kontrollbakterienstamm zur Etablierung des Kontaminationsmodells wird das Spektrum an gram-positiven und gram-negativen bakteriellen Zoonoseerregern stellvertretend anhand von Extended-Spektrum Beta-Laktamase produzierenden Escherichia coli (ESBL; blaCTX und blaTEM), Methicillin-resistenten Staphylococcus aureus (MRSA; spa-Typ t1451 und t011), Enterococcus faecium, Campylobacter jejuni sowie Salmonella Enteritidis und SalmonellaTyphimurium abgebildet. Auf Grundlage der gewonnenen Ergebnisse wird anschließend eine Evaluation in einer Eisortieranlage in der Praxis durchgeführt.

Ergebnisse

Der entwickelte Eierbestrahlungs-Versuchsstand (siehe Abbildung 1) konnte seine Eignung für die Evaluierung sowohl der UVC-C als auch der UVC-C-LED Behandlung unter Beweis stellen.
Für die Schaffung vergleichbarer Ergebnisse wurde ein Versuchsprotokoll etabliert, welches auf einer Oberflächenbeprobung von Eiern durch Tupfer beruht. Die experimentelle Kontamination der Eioberfläche erfolgt mit definierten Bakteriensuspensionen in drei unterschiedlichen Dosen, welche jeweils zusätzlich keine, eine geringe (3 g bovines Serumalbumin (BSA)/Liter) und eine hohe organische Belastung (10 g BSA/L und 10 g Hefeextrakt/L) aufweisen. Dabei wird eine Kontaminations- bzw. Wiederfindungsrate von 102, 104 und 106 KbE/cm2 der eingesetzten Bakterienstämme in den Vorversuchen ohne UV-Exposition sowie keiner organischen Belastung angestrebt, um den Einfluss einer geringen und hohen organischen Belastung auf die Wiederfindungsrate sowie den Effekt von konventionellem UV-C zu UV-C-LED zu analysieren.

Die anvisierten Wiederfindungsraten konnten trotz methodisch bedingter Schwankungen reproduzierbar für alle untersuchten Stämme in den Vorversuchen erreicht werden. Nach experimenteller Kontamination schwanken die Verluste in der Wiederfindung ohne organische Belastung auf der Eioberfläche dabei von 1 Log-Stufe (MRSA) bis zu 3 Log-Stufen (E. coli Kontrollstamm). Der Zusatz einer organischen Belastungssubstanz führt tendenziell zu höheren Wiederfindungsraten auf den Eiern.

Derzeit wird die Effizienz einer Behandlung mit konventionellem UV-C und vergleichend dazu mit UV-C-LED bei experimentell mit Bakterien kontaminierten Eier vergleichend für alle Bakterien-Stämme untersucht. Der Einsatz von konventionellem UV-C als auch von UV-C-LED führt zu einer signifikanten Reduktion der bakteriellen Last auf der Eioberfläche. Die Reduktionen sind dabei jedoch sowohl stammspezifisch, als auch abhängig von der eingesetzten Dosis und Belastungssubstanz.

Verwertung

Die Bestrahlung mit UV-C durch LED-Technik soll deutschlandweit eine verbesserte mikrobiologische Sicherheit des Lebensmittels „Ei“ ermöglichen. Das im Rahmen des Verbundprojekts entwickelte UVC-LED-System wurde nach den Parametern von realen Praxisbedingungen konzipiert, sodass es sehr einfach in den Betriebsablauf bestehender Eierpackstellen implementierbar ist. Die aktuell mit Ausnahmeregelung bereits eingesetzten Bestrahlungsanlagen mit umweltschädlichen und wenig energieeffizienten Quecksilberdampflampen in den Betrieben sollen außerdem durch die innovative und umweltverträgliche LED-Technik ersetzt werden.