Milchsäurebakterien schnell erkennen

Biosensoren sichern die effiziente Saftproduktion

Milchsäurebakterien sind wichtige Bestandteile von Lebensmitteln wie Saft, Gemüse und Getreide. Sie werden traditionell für die Erzeugung fermentierter Produkte eingesetzt und tragen vermutlich zum Einsetzen von Fäulnis und Verderb bei. Das Auftreten von Milchsäurebakterien bleibt häufig einige Tage lang unbemerkt, bevor sich die Bakterien dann innerhalb kürzester Zeit massenhaft vermehren.

Saftausstoß erhöhen
Den Saftpreis bestimmen nicht nur die Rohstoffkomponenten. Die Effizienz des Produktionsvorganges und die Endproduktmenge tragen ebenfalls zur Preisgestaltung bei. Erkennen die Safthersteller rechtzeitig einen Verderb und können seine Auswirkungen reduzieren, können die Produktionskosten um drei Prozent gesenkt werden. Auch der Produktionsausfall kann um 80 Prozent reduziert werden.
Um die Milchsäurebakterien rechtzeitig zu erkennen, setzt die Industrie bereits verschiedene Sensoren ein. Konstruktionsbedingt kann der Aufwand zwischen 500 und 7.000 Euro variieren. Drei Offline-Sensoren befinden sich derzeit in einem Langzeittest. „Je nach Bedarf und Investitionskosten haben alle drei Systeme ihre Vorteile“, sagt Projektleiter Dr. Hauke Hilz vom Technologie-Transfer-Zentrum Bremerhaven (ttz).

Der Biosensor arbeitet in der Regel mit einem konstanten elektronischem Potenzial zwischen einer Arbeits- und Vergleichselektrode. Messbare Ergebnisse werden dadurch erzielt, dass entweder biochemische Oxidationen oder Reduktionen festgestellt werden. Die Veränderungen werden als Signal gewertet. Quali-Juice arbeitet meist mit einem Laktose-Enzym und basiert auf der Biochemie der Laktatoxidase. Das Ergebnis ist in diesem Fall Hydroxyperoxid, dessen Spannung abgelesen werden kann und direkt proportional mit der Menge des Laktat in der Probe korreliert ist.

Biosensoren erkennen die Bakterien am schnellsten
Meist ist die Qualitätsbeeinträchtigung des Obstes durch Lagerung, klimatische Bedingungen oder Konstruktionsmängel in der Produktion Auslöser einer späteren bakteriellen Kontamination. Biosensoren erkennen diese bereits nach wenigen Minuten. Weil herkömmliche Sensoren arbeitsaufwendig sind und frühestens nach einem halben Tag Ergebnisse liefern, kann die Charge bereits für den Verbraucher verloren gegangen sein.
Durch die frühzeitige Erkennung mit Biosensoren hingegen kann der Produzent den Saft pasteurisieren und anschließend normal verwerten. Da dieser Aufwand energieintensiv ist, sollte er aufgrund der Kosten auch nur eingeleitet werden, wenn die Gefahr des Verderbs gegeben ist. So kann höhere Sicherheit zu einem guten Preis gewährleistet werden, da eine effiziente Produktion mit wenigen Ausfällen für den Hersteller einen kostenoptimierten Prozess ist.
Die Sensormessungen des ttz werden seit 2005 von der EU im Rahmen des Collective Research Projekt Quali-Juice gefördert.

Lesestoff:
Das europäische Forschungsprojekt finden Sie unter www.qualijuice.com. Das Projekt in Bremerhaven finden Sie unter www.ttz-bremerhaven.de

roRo; Foto: Tectronik: Das Analyseset detektiert die Konzentration von Milchsäurebakterien mittels Biosensor