Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Standardisierte Herstellung von biologischen Indikatoren für die Beurteilung der Oberflächenentkeimung mit Wasserstoffperoxid und Minimierung ihrer Varianz

Biologische Indikatoren (BI) sind definierte Testkulturen und für die Überprüfung von Entkeimungsanlagen von zentraler Bedeutung. Sie werden im Rahmen der Abnahme neu installierter Maschinen zum Nachweis der Leistungsfähigkeit in Challengetests eingesetzt. Die Testkulturen müssen für die unterschiedlichen Entkeimungsverfahren geeignet und mit gleicher Ausgangsresistenz hergestellt sein. Nur so kann eine Validierung bei der Testung und Inbetriebnahme von Abfüllanlagen in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie gelingen. Ebenso ist es im laufenden Betrieb unerlässlich, die Zuverlässigkeit des jeweils angewandten Dekontaminationsverfahrens periodisch zu überprüfen.

Sowohl für Hersteller von Entkeimungsanlagen als auch für deren Betreiber ist es von größter Bedeutung, bei der Validierung aussagefähige Ergebnisse zu erhalten. Falsch-positive Befunde sorgen dafür, dass eine vermeintlich zu geringe Inaktivierung mit einer Verschärfung der Dekontaminationsparameter beantwortet wird. Falsch-negative Befunde hingegen haben zur Folge, dass einer Anlage fälschlicherweise eine zuverlässige Entkeimung zugeschrieben wird. Beide Situationen führen insbesondere bei KMU zu Konflikten, Betriebsunsicherheit und hohen Kosten.

Nicht-standardisierte Faktoren haben einen Einfluss auf die Resistenz von BI. Ziel des Vorhabens ist es daher, einen Resistenzstandard unter Einbeziehung kommerziell erhältlicher BI zu etablieren. Mit Hilfe dieses Standards soll eine Überprüfung der Einflussfaktoren auf die Resistenz bei Anzucht im Submersverfahren und bei Lagerung und Anwendung der BI möglich werden. Die Identifizierung der maßgeblichen Einflussfaktoren, zusammen mit der Erstellung eines Protokolls für die Gewinnung des jeweiligen BI, sind zwei Kernziele des Vorhabens. Die Ergebnisse werden einfließen in die Weiterentwicklung entsprechender Richtlinien. Hiervon wird eine Vielzahl von KMU sowohl des Anlagenbaus als auch der Lebensmittelindustrie profitieren.

Ergebniszusammenfassung:

Um die Einflussfaktoren auf die Resistenz bei der Herstellung zu untersuchen, wurden für B. atrophaeus und für G. stearothermophilus Methoden zur reproduzierbaren submersen Produktion im Bioreaktor und zur Produktion im Solid-State-Verfahren auf Agarplatten entwickelt und Sporen bei unterschiedlichen Sporulationsbedingungen hergestellt. Zur Bestimmung der Resistenz der hergestellten Sporen wurde ein praktikabler Test mit flüssigem Wasserstoffperoxid als Inaktivierungsagens entwickelt, der die Inaktivierungskinetik der Sporen über die dezimale Reduktionszeit als Maß für die Resistenz bestimmt bzw. definiert. Die Temperatur und der pH-Wert während der Sporulation wurden als die maßgeblichen Einflussgrößen auf die Resistenz der Sporen identifiziert. Darüber hinaus ist es möglich, die Änderung der Resistenz als Verlauf in Abhängigkeit des pH-Wertes und der Temperatur darzustellen und Interaktionen der Einflussgrößen in ihren Effekten auf die Resistenz sichtbar zu machen. Damit kann der Einfluss bestimmter Herstellungsbedingungen auf die Resistenzausbildung der Sporen besser beurteilt und im Endergebnis auch standardisiert werden. Des Weiteren zeigt sich, dass sich die Sporenresistenz abhängig vom Lagermedium und Lagerdauer signifikant verändern kann. In 70%igem Ethanol sowie MilliQ-Wasser als Lagermedium bleibt die Resistenz dagegen über mindestens 22 Monate unverändert. Da bakterielle Sporen für die Verwendung als BI bei der Sterilisation mit gasförmigem Wasserstoffperoxid häufig auf Trägermaterialien immobilisiert werden, wurden Applikationsmedien und –methoden auf deren Eignung für die Immobilisierung von Sporen untersucht, da auch die Übertragung der BI auf eine feste Unterlage eine Variabilitätsursache sein kann. Auf Grundlage dieser Daten ist eine Standardisierung der Herstellung von BI möglich und die Varianz der Resistenzen der BI kann stark minimiert werden.