wissenschaft 5·23 Die
wissenschaft 5·23 Die starke natürliche Abnahme der Infektiosität des Bakteriophagen Phi6 im Aerosol bei hoher relativer Luftfeuchte erschwert die Validierung UV-C Mithilfe dieser experimentell ermittelten Daten kann gemäß den Empfehlungen der DIN/ TS67506 der HADR-Wert (Hygienic Air Delivery Rate) für den bestimmt werden. Die Gesamteffizienz für den Bakteriophagen Phi6 lag in diesem Beispiel bei 66 %, wodurch letztlich 3,5 Raumzyklen erforderlich sind, die Bakteriophagen aerosolisiert werden, kann sich auf die Stabilität sowie die UV-C-Resistenz luftgetragener Bakteriophagen auswirken und sollte daher mit Abb. 3: Abklingkurven für die Bakteriophagen Phi6 (A) und MS2 (B) mit Luftreiniger (rot) bzw. ohne Luftreiniger (grün) bei einer relativen Luftfeuchte von 30 % im Prüfraum; Temperatur: 21-23 °C. Quelle: Fraunhofer IVV basierter Luftreiniger erheblich. Daher wurde die Prüfung der Raumwirkung bei 30 % relativer Luftfeuchte durchgeführt. Abbildung 3 zeigt die ermittelten Abklingkurven der Bakteriophagen Phi6 und MS2, wobei die Probenahme jeweils nach 30 min (entspricht 2 Raumluftumwälzungen) und 60 min (entspricht 4 Raumluftumwälzungen) erfolgte. Dargestellt ist jeweils die relative Wiederfindung der Bakteriophagen mit bzw. ohne UV-C Luftreiniger. Um ein möglichst realistisches Szenario darstellen zu können, wurden die Bakteriophagen in dem Fall aus künstlichem Speichel vernebelt. Jede Prüfung wurde unabhängig voneinander mindestens dreimal (n≥3) durchgeführt. Im Mittel lag die Raumwirkung des Luftreinigers im Fall des Bakteriophagen Phi6 bei 92,1 % Reduktion in - nerhalb von 60 min Laufzeit. Unter ansonsten gleichen Be - dingungen wurde im Fall des Bakteriophagen MS2 eine Reduktion um 85,2 % erreicht. jeweiligen Luftreiniger bestimmt werden. Im Fall des hier geprüften Geräts und mit Nutzung von künstlichem Speichel als Medium zur Vernebelung der Bakteriophagen lag der HADR bei 76 m³/h bezogen auf den Bakteriophagen Phi6 und bei 57 m³/h im Fall des Bakteriophagen MS2. Anhand des HADR-Werts lässt sich mit dem Volumenstrom die Gesamteffizienz des Luftreinigers ermitteln. Damit kann die notwendige Anzahl an Raumzyklen (Umwälzungen der Raumluft) für eine definierte Reduktion luftgetragener Erreger um die Zahl luftgetragener Bakteriophagen um eine Zehnerpotenz (90 %) zu reduzieren. Methodik zur Prüfung filterloser Luftreiniger etabliert Damit konnte am Fraunhofer IVV eine auf den Empfehlungen vom VDI bzw. DIN basierende Methodik zur mikrobiologischen Wirksamkeitsprüfung UV-C basierter Luftreiniger etabliert werden. Vor allem bei Verwendung behüllter Surrogatviren wie dem Bakteriophagen Phi6 sollte der Einfluss der relativen Luftfeuchte berücksichtigt werden. Das Medium aus welchem Sorgfalt gewählt werden. Sowohl die Nutzung von demineralisiertem Wasser als auch künstlichem Speichel kann hier empfohlen werden. Das Fraunhofer IVV unterstützt Unternehmen bei der entwicklungsbegleitenden Wirksamkeitsprüfung von filterlosen Luftreinigern, sodass deren Effizienz anhand von experimentell ermittelten Daten unter praxisnahen Bedingungen belegt werden kann. Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV Giggenhauser Straße 35 D-85354 Freising www.ivv.fraunhofer.de Quellen: u VDI-EE4300 Blatt 14. Messen von Innenraumluftverunreinigungen – Anforderungen an mobile Luftreiniger zur Reduktion der aerosolgebundenen Übertragung von Infektionskrankheiten, 2021. u DIN Deutsches Institut für Normung e.V. Entkeimung von Raumluft mit UV-Strahlung - UV-C Sekundärluftgeräte; Beuth Verlag GmbH: Berlin, 2022, 13.040.20 (DIN/TS 67506). u Huynh, E.; Olinger, A.; Woolley, D.; Kohli, R. K.; Choczynski, J. M.; Davies, J. F.; Lin, K.; Marr, L. C.; Davis, R. D. Evidence for a semisolid phase state of aerosols and droplets relevant to the airborne and surface survival of pathogens. Proceedings of the National Academy of Sciences 2022, 119 (4). u Lin, K.; Marr, L. C. Humidity-Dependent Decay of Viruses, but Not Bacteria, in Aerosols and Droplets Follows Disinfection Kinetics. Environmental Science & Technology 2020, 54 (2), 1024–1032. u Božič, A.; Kanduč, M. Relative humidity in droplet and airborne transmission of disease. Journal of biological physics 2021, 47 (1), 1–29. 16 www.hygiene-report-magazin.de
november wissenschaft Tragbare GC-Systeme mit MOS-Detektor zur Kontrolle der Lebensmittelqualität Die Qualität der Rohstoffe und Produkte ist entscheidend für das Vertrauen in einen Lebensmittelhersteller bzw. eine Lebensmittelmarke. So kann eine einzige schlechte Charge die Produktion eines ganzen Tages beeinträchtigen und im schlimms ten Fall zu einem teuren Produktrückruf führen. Deshalb ist es wichtig für die Lebensmittelindustrie, die Qualität gelieferter Waren und ihre Lagerung zu überwachen. Bisher wurden dafür teure instrumentelle Analysemethoden oder zeitaufwändige sensorische Prüfungen eingesetzt. Analysemethoden, die eine schnelle und kostengünstige Bewertung der Lebensmittelqualität vor Ort ermöglichen – dies hat sich das Forschungsprojekt SENT-GC-MOS unter Mitwirkung des Fraunhofer-Instituts für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV (Abteilung Qualitätserhalt Lebensmittel) und des Lehrstuhls für Messtechnik der Universität des Saarlandes zum Ziel gesetzt. Gesucht wird ein Systementwicklungstool (SENT), das eine einfache und kosteneffiziente Entwicklung von Gaschromatographie-Systemen für diverse Anwendungsbereiche ermöglicht. Dabei werden neuartige Detektormodule auf Basis miniaturisierter Halbleitergassensoren und eine Analytenanreicherung mittels Präkonzentratoren erforscht. Als Beispiel für die Anwendung von SENT wird ein GC-Analysesystem „OxiVOC-GC“ entwickelt. Dabei werden zwei Musteranwendungen aus der Lebensmittelindustrie betrachtet: die Identifikation von Fettsäure-Oxidationsprodukt-Schwellen und die Erkennung von Schimmelpilzbefall. Die aus der Fettoxidation entstehenden flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) werden vom Menschen als ranzigfettiger Geruch wahrgenommen. Sind in der Schokoladeherstellung z.B. Nüsse oder Samen betroffen, kann dies dazu führen, dass Kunden das Produkt ablehnen. Der zu entwickelnde Demonstrator soll diese Oxidationsprodukte erkennen, bevor sie vom Menschen wahrgenommen werden, und zwischen Schimmelpilzbefall und Fettoxidation unterscheiden können. Dies wird durch ein tragbares und robustes Gaschromatographie- Detektorsystem ermöglicht, das gereinigte Luft als Trägergas nutzt. Es nimmt Proben kontaktfrei auf, trennt die Analyten an einer miniaturisierten Gaschromatographiesäule, detektiert und quantifiziert sie mit einem empfindlichen Halbleitergassensor. www.ivv.fraunhofer.de FEI: Gewürz-Fälschungen mit DNA-basierten Schnelltests auf die Spur kommen Gewürze aus aller Welt bereichern seit Jahrhunderten unseren Speiseplan. 2021 wurden über 156.000 t Gewürze nach Deutschland importiert, die Menge steigt seit Jahren (2016: 117.500 t). Dabei sind Handelsund Verarbeitungswege von Gewürzen komplex, ihre Authentizität nur mit hohem Aufwand überprüfbar. Beides begünstigt finanziell motivierten Lebensmittelbetrug (Food Fraud). In einem Projekt der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) und des Forschungskreises der Ernährungsindustrie (FEI) wollen Hamburger Wissenschaftler DNA-basierte Schnelltests entwickeln, die eine Authentifizierung von Gewürzen und somit den Nachweis von Food Fraud ermöglichen. Immer öfter werden Produkte vorsätzlich falsch deklariert oder mit Ersatzrohstoffen gestreckt: So kann der preiswertere – und gesundheitsschädliche – Cassia-Zimt als Ceylon-Zimt deklariert, schwarzer Pfeffer durch ebenfalls gesundheitsschädliche Papayakerne oder Oregano Probenmaterial unterschiedlicher Gewürzarten. Foto: Universität Hamburg durch Zugabe von Blättern der Zistrose, des Erdbeer- oder Olivenbaums gestreckt werden. In Safran wurden schon Kurkuma und Färberdistel als Färbungsmittel nachgewiesen. Vereinfacht wird solcher Betrug, wenn eine morphologische Unterscheidung aufgrund Trocknung, Zerkleinerung oder Mahlung nicht mehr möglich ist. Damit Betrug keine Chance hat, Gesundheitsgefahren minimiert werden und gewürzverarbeitende Unternehmen die Sicherheit und Authentizität ihrer Produkte zuverlässig sichern können, bedarf es Schnelltestverfahren zur Bestimmung der biologischen Identität von Gewürz- und Kräuterprodukten. Das beteiligte Forschungsteam der Hamburg School of Food Science der Uni Hamburg verfügt über viel Expertise mit molekularbiologischen Methoden, die auf der Detektion von DNA beruhen: Damit kann die biologische Identität eines Lebensmittelrohstoffs bestimmt, Verunreinigungen und Streckungen mit pflanzlichen Beimischungen in kleinsten Mengen identifiziert werden. Auf Basis der DNA- Sequenzen der Zielspezies kann zwischen weit entfernten wie auch zwischen nah verwandten Spezies differenziert werden. Für Importeure, gewürzverarbeitende Unternehmen sowie Handelslaboratorien soll eine schnelle Vor-Ort-Analytik ohne molekularbiologische Laborinfrastruktur (Lab-in-a-Tube) ermöglicht werden. Wesentlich ist dabei, dass die Anwendbarkeit der Schnelltests schnell erlernbar und deren Auswertung einfach ist. Das würde kleinen und großen Lebensmittelunternehmen viel Zeit und Geld sparen – ganz abgesehen von dem drohenden Imageschaden und hohen Kosten, die nach Bekanntwerden eines Falles von Food Fraud und einem Produktrückruf entstehen können. Forschungskreis der Ernährungsindustrie e.V. (FEI) Godesberger Allee 125 D-53175 Bonn www.fei-bonn.de 17
