Forschung

Die Erzeugung von kaltem atmosphärischen Plasma ist eine neuartige Technologie, bei welcher ein reaktiver Mix aus Elektronen, Ionen, angeregten Atomen und Molekülen sowie reaktiven Spezies (u. a. O3, NO, NO2) entsteht. Diese Komponenten können unter anderem auch zur Inaktivierung lebensmittelrelevanter Pathogene genutzt werden. In jüngster Zeit wird neben der antimikrobiellen Wirkung im experimentellen Maßstab auch das Potenzial dieser Technologie bei Produktionsprozessen von Fleischwaren untersucht. In der Abteilung Lebensmittelmikrobiologie laufen derzeit verschiedene Projekte zu diesem Thema.

Die Abteilung besitzt zwei Prototypen zur Erzeugung von Plasma-aktivierter Luft und Plasma-aktiviertem Wasser. Zusammen mit der Abteilung Lebensmitteltechnologie und -chemie sowie unserem Kooperationspartner, der terraplasma GmbH (www.terraplasma.com), erforschen wir Anwendungsmöglichkeiten von kaltem Plasma im Bereich tierischer Lebensmittel und schauen uns neben der antimikrobiellen Wirkung auf Biofilme auch die potenziellen Pökeleigenschaften des kalten Plasmas an.

Zusätzlich zu den bereits genannten Projekten arbeiten wir im Zuge des Förderprogrammes zukunft.niedersachsen gemeinsam mit der Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst Hildesheim/Holzminden/Göttingen (HAWK Hildesheim/Holzminden/Göttingen), der Universitätsmedizin Göttingen und der Medizinischen Hochschule Hannover in einem Verbundprojekt zusammen. Schwerpunkt ist hierbei die interdisziplinäre Forschung zu Niedrigtemperaturplasmen in den Bereichen Therapie und Hygiene. Das Plasma-aktivierte Wasser wird hierbei von der HAWK erstellt und den Partnern zur Verfügung gestellt. Unsere Abteilungen der Lebensmitteltechnologie und -chemie sowie der Lebensmittelmikrobiologie untersuchen hierbei die mikrobiozide, fungizide und levurozide Wirkung verschiedener Plasma-aktivierter Flüssigkeiten auf unterschiedliche Mikroorganismen im Rahmen einer Oberflächendesinfektion und die Einflussnahme verschiedener Behandlungsparameter auf deren Wirksamkeit.

Ansprechpartner: TÄ Nadja Pinnow, Dr. Lisa Siekmann, Dr. Johanna Vahle

Publikationen:

Lis, K.A., et al., Inactivation of Salmonella Typhimurium and Listeria monocytogenes on ham with nonthermal atmospheric pressure plasma. PLoS One, 2018. 13(5): p. e0197773

Lis, K.A., et al., Inactivation of multidrug-resistant pathogens and Yersinia enterocolitica with cold atmospheric-pressure plasma on stainless-steel surfaces. Int J Antimicrob Agents, 2018. 52(6): p. 811-818.

Vergleichsweise niedrige Erhitzungstemperaturen (oft deutlich unter 70 °C) finden sowohl im Fleischbereich („Sous Vide“, low temperature long time (LTLT) treatment), als auch im Milchbereich („Thermisierung“) Verwendung. Die Temperaturen werden i. d. R. gewählt, um dem Verbraucher ein besonders positives sensorisches Erlebnis zu bieten. Die mikrobiologische Sicherheit wird allerdings aufgrund der niedrigen Kerntemperatur infrage gestellt. Besonders in den niedrigen Temperaturbereichen werden Unterschiede durch die umgebende Lebensmittelmatrix sowie spezies- oder stammspezifische Unterschiede verschiedener Mikroorganismen verstärkt sichtbar. Der Fokus unserer Forschung liegt deshalb darin, die Abtötungseffizienz lebensmittelrelevanter Erreger unter diesen besonderen Bedingungen zu ermitteln.  Da das Sous Vide Garen immer mehr in privaten Haushalten für die Zubereitung von Fleisch bzw. Fleischprodukten genutzt wird, sollen die Analysen der Sensorik und der mikrobiologischen Sicherheit mit Rezeptempfehlungen verglichen werden. Ziel ist es hierbei, Anhaltspunkte für Verbraucher und Verbraucherschützer zu liefern, um solche Herstellungsprozesse bzw. daraus entstandene Produkte besser in Hinblick auf ihre Lebensmittelqualität und -sicherheit beurteilen zu können.

Ansprechpartner: TÄ Anna Lena Riewerts, Dr. Johanna Vahle

Publikationen:

Abel, T., et al., Inactivation of Listeria monocytogenes in game meat applying sous vide cooking conditions. Meat Science, 2020. 167: p. 108164.

Becker, A., et al., Low temperature cooking of pork meat - Physicochemical and sensory aspects. Meat Sci, 2016. 118: p. 82-8.

Becker, A., et al., Low temperature, long time treatment of porcine M. longissimus thoracis et lumborum in a combi steamer under commercial conditions. Meat Sci, 2015. 110: p. 230-5.

In der Lebensmittelwirtschaft dienen Luftkühler der Raumkonditionierung und der gezielten Produktkühlung. Diese müssen mehrfach täglich erwärmt werden, um gebildeten Reif abzuschmelzen. Das dabei entstehende Kondensat stammt aus dem Schmelzwasser des Eises und wird in Abtropfwannen gesammelt. Die Kombination aus Feuchtigkeit und regelmäßigen Temperaturwechseln schafft ideale Bedingungen für die Anhaftung und Vermehrung von Mikroorganismen. Besonders psychrotrophe Keime, die auch bei niedrigen Temperaturen wachsen, stellen hierbei ein relevantes hygienisches Risiko dar. Zudem ist bislang ungeklärt, ob während des Abtauprozesses kontaminierte Tröpfchen oder Dampfschwaden in die Produktionsumgebung gelangen oder ob Kondensatabläufe – etwa über Siphons – zur aerogenen Verbreitung von Mikroorganismen beitragen.

Das Projekt cHillYGIENE zielt darauf ab, die mikrobiologische Sicherheit von Luftkühlanlagen in der Lebensmittelproduktion zu erhöhen. Im Rahmen der Untersuchungen werden Luftkühlanlagen in fleischverarbeitenden Betrieben betrachtet, die unterschiedlichen Temperatur- und Hygienezonen zugeordnet sind. Dabei werden sowohl die mikrobiologische Kontamination als auch relevante Einflussfaktoren und Rahmenbedingungen der jeweiligen Kühler erfasst. Die Kombination aus Status‑quo‑Erhebung und Langzeitmonitoring liefert ein umfassendes Bild der typischen Mikroflora und hygienisch kritischer Bereiche.

Darauf aufbauend wird geprüft, wie verschiedene Oberflächenbeschichtungen das Anhaften, Ablösen sowie das Wachstum und die Biofilmbildung ausgewählter Mikroorganismen beeinflussen. Nach Laborvorversuchen werden relevante Bauteile beschichtet bzw. beschichtete Sentinels in Kühllüfter integriert und unter Praxisbedingungen getestet. 

Die Ergebnisse werden gemeinsam mit den beteiligten Unternehmen ausgewertet. Aus der Gesamtschau werden zentrale Problemfelder identifiziert und praxisorientierte Empfehlungen für den hygienischen Einsatz von Oberflächenbeschichtungen formuliert.

Projektverantwortliche: TÄ Felicitas Felsmann, Dr. Johanna Vahle; Dr. Lisa Siekmann; Prof. Dr. Madeleine Plötz

Drittmittelgeber: DLR Projektträger, Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz, Industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF)

Laufzeit: November 2025 bis Oktober 2027

Externe Kooperationspartner: 

• Technische Hochschule Ostwestfalen-Lippe, Institut für Life Science Technologies, Lemgo
• Veterinärmedizinische Fakultät der Universität Leipzig, Institut für Lebensmittelhygiene

Publikationen:

Evans, J. A., Russell, S. L., James, C., & Corry, J. E. L. (2004). Microbial contamination of food refrigeration equipment. Journal of Food Engineering, 62(3), 225–232. https://doi.org/10.1016/S0260-8774(03)00235-8

Friedlander, R. S., Vlamakis, H., Kim, P., Khan, M., Kolter, R., & Aizenberg, J. (2013). Bacterial flagella explore microscale hummocks and hollows to increase adhesion. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 110(14), 5624–5629. https://doi.org/10.1073/pnas.1219662110

López-Gómez, A., Castaño-Villar, A. M., Palop, A., & Marín-Iniesta, F. (2013). Hygienic Design and Microbial Control of Refrigeration and Air Conditioning Systems for Food Processing and Packaging Plants. Food Engineering Reviews, 5(1), 18–35. https://doi.org/10.1007/s12393-012-9060-1

Veluz, G. A., Pitchiah, S., & Alvarado, C. Z. (2012). Attachment of serovars and to stainless steel and plastic conveyor belts. Poultry Science, 91(8), 2004–2010. https://doi.org/10.3382/ps.2011-01689