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Sonntag, 28.05.2017
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Kaltes Plasma beseitigt EHEC-Bakterien

Neue Geräte könnten zur Desinfektion von Lebensmitteln eingesetzt werden

Die nächste Welle von Infektionen mit EHEC-Bakterien lässt sich möglicherweise verhindern: Mit Hilfe kalten Plasmas haben Forscher verschiedene Erreger-Stämme wirkungsvoll und in Sekundenschnelle abgetötet. Für ihre Experimente benutzten die Forscher Prototypen von Geräten, die sich für den kostengünstigen Einsatz in Lebensmittelbetrieben und in privaten Haushalten eignen könnten.
Mit diesem Gerät könnten Verbraucher Lebensmittel in der heimischen Küche von gefährlichen Bakterien wie dem EHEC-Erreger O104:H4 befreien.

Mit diesem Gerät könnten Verbraucher Lebensmittel in der heimischen Küche von gefährlichen Bakterien wie dem EHEC-Erreger O104:H4 befreien.

In einem Plasma sind die Moleküle eines Gases nicht mehr neutral, sondern in geladene Ionen zerfallen. Dadurch enthalten Plasmen sehr reaktive Teilchen, die beispielsweise Bakterien zerstören können. In der Medizin dienen heiße Plasmen daher heute schon dazu, chirurgisches Besteck zu sterilisieren. Doch solche Plasmen sind zu heiß, um damit frische Lebensmittel zu behandeln. Anders dagegen die kalten Plasmen, die Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik entwickelten. Kaltes Plasma besteht aus einem Gas, das bei moderater Temperatur stark ionisiert wird.

Ursprünglich wurde damit unter anderem auf der Weltraumstation ISS untersucht, wie sich Kristalle bilden und wie Flüssigkeiten fließen. „Weil unsere Plasmen kalt sind, hat es sich natürlich angeboten, sie in der Medizin anzuwenden“, erklärt Gregor Morfill, Direktor am Max-Planck-Institut und Leiter der Untersuchung. Aktuellen Experimenten zufolge könnten sie nun auch dazu beitragen, die Lebensmittel-Hygiene zu verbessern und vor allem den EHEC-Erreger des Stamms O104:H4 auszumerzen.

Nur wenige Mutationen reichen aus, um aus Escherichia coli EHEC zu machen

Nur wenige Mutationen reichen aus, um aus Escherichia coli EHEC zu machen

Sterilisierende Wirkung in nur 15 Sekunden


Wissenschaftler in der Mikrobiologie-Abteilung des Schwabinger Krankenhauses testeten mit zwei Prototypen, die kalte Plasmen erzeugen, die Wirkung auf mehr als 100 Kulturen des EHEC-Erregers. Bei allen Bakterien handelte es sich um Shiga-Toxin produzierende E. coli Bakterien des Serotyps O104:H4, die während der aktuellen EHEC-Welle von fünf Patienten mit HUS-Syndrom isoliert wurden. In den Experimenten verminderte der Test-Apparat die Zahl der EHEC-Erreger in 15 Sekunden auf ein 10.000stel – das reicht, damit Obst und Gemüse bedenkenlos verzehrt werden können. „Die Resultate sind aus unserer Sicht sehr überzeugend“, erklärt Morfill. „Die EHEC-Bakterien sind zwar etwas widerstandfähiger als normale E. coli Bakterien, für die Inaktivierung spielt das aber keine Rolle.“


Handgerät für die heimische Küche


Das zweite, etwas kleinere Instrument könnten Verbraucher zukünftig nutzen, um die Krankheitserreger in der heimischen Küche abzutöten. Es ist in etwa so groß wie eine Taschenlampe, könnte für rund 100 Euro gefertigt werden und dezimierte die Krankheitskeime in 20 Sekunden sogar auf ein 100.000stel. „Diese Prototypen müssen nun noch zur industriellen Reife gebracht werden“, sagt Morfill. Den Geschmack oder den Vitamingehalt der Lebensmittel dürfte die Plasmabehandlung nicht verändern – das zumindest vermuten die Forscher, und zwar aus mehreren Gründen: Ihre Plasmen sind stark verdünnt und daher gerade einmal handwarm. Die Moleküle der Luft werden auch nur für kurze Zeit ionisiert. Anschließend bilden sie sich zurück, so dass das Plasma keine Spuren hinterlässt.

Zudem wirkt das Plasma nur oberflächlich. Das haben auch Untersuchungen an der menschlichen Haut gezeigt. Darin haben die Forscher an der behandelten Haut keinerlei Veränderung festgestellt. Und diese Studien zeigten, dass das Plasma kaum in die Haut eindringt. „Um eine umfassende Antwort auf die Frage zu geben, ob das Plasma Geschmack und Nährstoffgehalt verändert, müssten man jedoch alle einschlägigen Lebensmittel testen“, sagt Julia Zimmermann, die als Wissenschaftlerin des Garchinger Max-Planck-Instituts an der aktuellen Studie beteiligt war.

Eines der Geräte kann nach einer entsprechenden Weiterentwicklung modular zu großen Anlagen ausgebaut werden. Darin könnten Betriebe, die Nahrungsmittel verarbeiten, gefährliche EHEC-Bakterien, aber auch andere Bakterien, Viren, Pilze und die im Lebensmittelbereich besonders problematischen Sporen während der Produktion und Aufbereitung beseitigen.
(Max-Planck-Gesellschaft, 20.06.2011 - NPO)
 
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