DAS LABOR 4.0 NIMMT GESTALT AN
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Ob für die Allergenanalytik, den GVO-Nachweis, die Tierartenbestimmung oder den Nachweis mikrobiologischer Kontaminationen: Die Anforderungen im Bereich Food Safety sind ebenso vielfältig auf dem Kölner Messegelände. Dieses reicht von der Messtechnik und dem Zubehör, der Probenvorbereitung sowie -analyse über das Verbrauchsmaterial bis hin zu kompletten Laboreinrichtungen. Neben immunologischen Methoden wie ELISA steht die Real-Time-Polymerase- Kettenreaktion (PCR) am Anfang in der Lebensmittelanalytik, denn sie punktet mit einer hohen Spezifität und schnellen Ergebnissen. War der Einsatz der dafür erforderlichen Thermocycler in der Vergangenheit häufig mit hohen Kosten und intensiven Schulungen verbunden, so stehen mittlerweile erschwingliche und kompakte Geräte für eine vielseitige Nutzung im Alltag kleinerer Labore zur Auswahl. Derartige zielgerichtete Routineanalysen werden auch künftig ihre Berechtigung haben. wie das Produktspektrum der Aussteller.
Interdisziplinäre Methoden rücken in den Mittelpunkt
Mit Blick auf die Anuga FoodTec zeigt sich aber auch: Die Zeit von Insellösungen ist vorbei. Die Entwicklung immer höher auflösender Analysengeräte schreitet voran, denn die Qualität und Sicherheit eines Lebensmittels wird nicht mehr an wenigen Parametern festge macht, sondern an einer Vielzahl von Stoffen. Die klassische Analytik, die sich auf die Bestimmung der absoluten Konzentration bekannter Stoffwechselverbindungen konzentriert, stößt hier an ihre Grenzen. Beim Nachweis von Authentizitätsparametern oder für die Detektion einer bis dato unbekannten Veränderung eines Lebensmittels müssen zunächst die erforderlichen Markersubstanzen identifiziert werden. Im Zentrum dieses interdisziplinären Ansatzes stehen die Metabolomics-Analysen. Sie beruhen auf zwei Methoden: der Kernspinresonanzspektroskopie und der Massenspektrometrie, die gekoppelt mit chromatographischen Methoden (Gaschromatographie und Hochflüssigkeitschromatographie) zum Einsatz kommt. Möglich sind damit Non-Target-Analysen wie die Echtheitsbewertung und Herkunftsbestimmung von Lebensmitteln.
Der größte Zeitfaktor im Labor ist nach wie vor die manuelle Arbeit. Lebensmittelproben müssen schnell und nach festgelegten Standards abgearbeitet werden – Anforderungen, die mithilfe der Digitalisierung und Automation vereinfacht werden können. Ganz im Sinne von Labor 4.0 rücken auf der Anuga FoodTec smarte und vernetzbare Analysegeräte in den Fokus, die sich entlang der gesamten Wertschöpfungskette flexibel in die IT-Umgebung einbinden lassen. Ziel ist es, manuelle Abläufe in automatisierte Prozesse zu transferieren und in bestehende Laborinformationsmanagementsysteme (LIMS) zu integrieren.
Dieser Prämisse folgend arbeiten Wissenschaftler gegenwärtig an Schnelltests, mit denen sich innerhalb von acht Stunden beispielsweise ermitteln lässt, ob ein Lebensmittel mit Salmonellen kontaminiert ist. Derartige molekularbiologischen Detektionsverfahren werden bereits in Laboren eingesetzt, jedoch noch selten in vollautomatisierter Form, und nicht in der Lebensmitteldiagnostik. Um dies zu realisieren, arbeiten die Forscher an Lösungen, die alle Abläufe, die bislang noch manuell erfolgen, wie Kultivierung, Anreicherung, molekular- biologische Vervielfältigung bis hin zur Detektion, automatisiert durchführen.
Schnelltests für die Hygienekontrolle
Abseits des Trends, Lebensmittel immer umfassender in ihren Inhaltsstoffen und ihrer Zusammensetzung zu charakterisieren, stellt sich im Produktionsumfeld vor allem die Frage nach praktischen Reinigungs- und Hygienekontrolltests. Gebrauchsfertige Nährbodenplatten gelten als ideales Werkzeug für das Hygienemonitoring. Das Nachweisprinzip beruht auf spezifischen chromogenen Substraten, die im Stoffwechsel der kultivierten Mikroorganismen zu gefärbten Produkten abgebaut werden. Nach der Inkubationszeit lässt sich leicht ablesen, ob mögliche Verderbniserreger auf der getesteten Oberfläche vorhanden waren. Bis das Ergebnis vorliegt, dauert es allerdings mehrere Tage.
Schnelltests lassen dem gegenüber kein umfangreiches Screening bei der Kontrolle der Betriebshygiene zu, ermöglichen aber eine schnelle Ja/Nein-Antwort. Zum Einsatz kommen dafür Teststäbchen, die auf Nicotinamidadenindinukleotide (NAD) und ihre Phosphate ansprechen. Die Verbindungen sind in allen lebenden Zellen, einschließlich Mikroorganismen, sowie in Lebensmittelrückst.nden vorhanden. Eine Farbentwicklung auf dem Stäbchen signalisiert ein positives Ergebnis – und somit eine unreine Oberfläche. Für die Lebensmittelproduzenten werden derartige Echtzeitkontrollen immer wichtiger, da sie in wenigen Minuten Schwächen im Reinigungsund Desinfektionsregime oder auch im technologischen Prozess aufzeigen.