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Verbundprojekt: Inaktivierung von Coxiella burnetii bei der Kurzzeiterhitzung von Milch - Teilprojekt 1 (CoxiellaHTST)

Projekt


Förderkennzeichen: 2819105415, MRI-MF-08-1005-686 31CoxiellaHTST
Laufzeit: 01.06.2016 - 30.06.2019
Fördersumme: 7.000 Euro
Forschungszweck: Experimentelle Forschung

Coxiella burnetii, ein obligat intrazelluläres Bakterium, ist der Erreger des Q-Fiebers beim Menschen. Wiederkäuer bilden das Reservoir für den Erreger, der in erster Linie über die Geburtsprodukte, aber auch über die Milch ausgeschieden wird. Die Seroprävalenz von C. burnetii beträgt in Rinderherden bis zu 79%. Beim Rind ist häufig die primäre Manifestation die Infektion im Drüsenparenchym des Euters. Der Erreger wird über Monate mit der Milch ausgeschieden. Die Bedingungen für die Pasteurisierung der Milch sind auf der Basis vieler Versuchsreihen in den 50-60iger Jahren festgelegt worden. Im Codex Alimentarius ist dazu festgeschrieben, dass das Verfahren zu einer Reduktion um 5 log-Stufen (99,999 %) von C. burnetii führen muss. Vor diesem Hintergrund ist es sinnvoll, mit modernen Erhitzungsverfahren und Nachweismethoden zu prüfen, inwieweit diese Anforderungen noch zeitgemäß sind. Eine Absenkung der vorgeschriebenen Mindesttemperatur für die Kurzzeiterhitzung von Milch (72 °C) würde zu einer Energieeinsparung beitragen (Verbesserung des CO2-footprint). Weiterhin würde dies zu einem „naturbelasseneren'' Produkt mit geringerer thermischer Belastung, bei gleichbleibender Lebensmittelsicherheit führen. Wirtschaftlich besonders interessant sind die Ergebnisse für Käsereien, da eine geringere thermische Belastung des Eiweißes zu einer erhöhten Käseausbeute beitragen kann. Forschungsziel ist die Ermittlung reaktionskinetischer Daten für die Inaktivierung von C. burnetii bei der Kurzzeiterhitzung von Milch sowie ggf. die Bestimmung der molekulargenetischen Grundlagen der Hitzeresistenz.

Die Temperatur-/Zeitbedingungen für die Kurzzeiterhitzung von Milch (72 °C/15 s) wurden während der 50er und 60er Jahre des letzten Jahrhunderts experimentell erarbeitet und sind nach wie vor als internationaler Standard im Codex Alimentarius festgeschrieben. Leistungsmerkmal ist eine Reduktion von Coxiella burnetii um mindestens 5 log-Stufen - dies vor dem Hintergrund, dass C. burnetii als hitzeresistenteste vegetative Bakterienform angesehen wird. Ziel des war eine Überprüfung der Effizienz der Kurzeiterhitzung mit moderner Technologie und entsprechenden Nachweismethoden. Dabei sollten kinetische Daten zur Hitzeinaktivierung gewonnen werden, die für eine Prozessmodellierung verwendbar sind. Die Erhitzungsversuche wurden in einer Pilotanlage zur Kurzzeiterhitzung von Milch durchgeführt, die in Aufbau und Funktion mit kommerziellen Anlagen vergleichbar ist. Zunächst wurde mit sechs virulenten Isolaten von C. burnetii (je 2 von Rind, Schaf und Ziege) die Temperatur bestimmt, bei der eine deutliche Reduktion eintritt („breakpoint“). Mit der Ausnahme eines Rinderisolates, lag der breakpoint der übrigen Isolate im Bereich von 64,5 °C bei 20 s Heißhaltezeit, bei dem erwähnten Rinderisolat bei 61 °C. Der Nachweis überlebender C. burnetii wurde durch Kombination von Anzucht im axenischen Medium, Koloniezählung und Verwendung von Real-Time PCR sowie im embryonierten Hühnerei beim Projektpartner (FLI) durchgeführt. Die Ermittlung kinetischer Daten zur Hitzeinaktivierung, dezimale Reduktionszeit (D-Wert) und z-Wert (Temperaturerhöhung, die den D-Wert auf ein Zehntel verringert) erfolgte mit je einem Isolat pro Tierart (das jeweils resistenteste laut breakpoint). Gemessen wurde bei drei verschiedenen Temperaturen und drei Heißhaltezeiten/Temperatur (65; 62,5; 60 °C/25, 20, 15 s). Zur Kalkulation der D-Werte wurde ein log-lineares Modell verwendet, ebenso zur Kalkulation der z-Werte aus den entsprechenden D-Werten. Alle Versuche wurden dreimal durchgeführt (A-C). Unter Verwendung des mittleren D-Wertes (6,5 +/- 0.9 s, ohne WDK299 C (Ausreißer)) und des höchsten z-Wertes (9,9 °C) kann für eine Erhitzung bei 75 °C für 15 s eine 23 log-Reduktion von C. burnetii extrapoliert werden. Die Anforderungen des Codex Alimentarius an die Wirksamkeit der Kurzzeiterhitzung wären damit weit übertroffen.

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