Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung einer zerstörungsfreien optischen Detektionsmethode für die individualisierte Bewertung des Fleischverderbs in Schutzgasverpackungen mit CO2 und Sauerstoff

Die derzeitigen Methoden für die Festlegung von MAP Fleisch erlauben keine genaue Festlegung des Haltbarkeitsendes. Das Fleisch aus vielen Packungen ist somit kurz nach Ablaufen des Haltbarkeitsdatums noch für den Konsum geeignet, wird jedoch entsorgt. Durch eine individualisierte Bewertung des Verderbszustandes einzelner Packungen könnte der pauschale Haltbarkeitszeitraum verlängert und damit die Reduktion der Anzahl entsorgter, jedoch einwandfreier Packungen reduziert werden. Allerdings fehlen Sensoren zur Echtzeitbestimmung des Verderbszustandes von MAP Fleisch, sowie Daten zum Verderbspotenzial der beteiligten Mikrobiota und der Variabilität des Haltbarkeitszeitraums von MAP Fleisch.

Übergeordnetes Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung einer zerstörungsfreien optischen Detektionsmethode zur Echtzeitbestimmung des Qualitätszustandes individueller Packungen von MAP Fleisch, der den „ablehnenswerten“ Verderb unmittelbar nach Eintreten anzeigt.

Die Arbeiten werden an zwei Forschungsstellen (FS) mit unterschiedlicher Expertise durchgeführt. FS1 entwickelt die Detektionsmethode, FS2 bestimmt das Verderbspotenzial der Mikrobiota und die Variabilität des Haltbarkeitszeitraums. In Zusammenarbeit der FS wird ein Bezug zwischen Sensorsignal, Verderbspotenzial der Mikrobiota und sensorischer Bewertung des Fleisches hergestellt.

Das Vorhaben dient insbesondere KMU der Fleischwarenindustrie, Anlagenbauer, und Lebensmitteluntersuchung. Es unterstützt das vorrangige Ziel der Hersteller von MAP Fleisch, Verzehrs- und Haltbarkeitsdaten wissensbasiert zu ermitteln und die Menge an Fleisch, die weggeworfen wird, obwohl sie einwandfrei ist, zu reduzieren. Die Entwicklung eines O2-Sensors dient weiterhin zu einer verbesserten Qualitätskontrolle direkt nach dem Verpacken und auch beim Händler. Nur einwandfreie Produkte gelangen in die Verkaufsregale und zum Kunden. Dies stärkt nicht nur den Ruf des Handels und der Hersteller, sondern erhöht auch die Wettbewerbsfähigkeit.

Ergebniszusammenfassung:

Zwei optische Messmethoden wurden erfolgreich zur zerstörungsfreien Schutzgasanalyse in MAP Verpackungen implementiert. Zur O2 Analyse wurde ein fluoreszenzbasiertes Verfahren durch Integration von Sensormaterial in die Deckfolie der Verpackung und zur CO2 Analyse ein neuartiger Messaufbau zur Analyse im mittleren Infrarotbereich entwickelt. Beide Verfahren zeichnen sich durch eine hohe Messpräzision aus und sind zur Analyse in Echtzeit geeignet. Die IR-basierte Methode eignet sich zudem für verschiedenste Verpackungsformen, -farben und -größen.

Zudem wurden typische Schlüsselbakterien für den Fleischverderb auf ihre Sensitivität gegenüber den Schutzgasen O2 und CO2 untersucht, sowie Markergene für die Stoffwechselanpassung an diese Gase identifiziert. Weiterhin konnten Markergene für anaerobe fleischverderbende Pseudomonas Spezies festgelegt werden. Auf Grund der identifizierten Gene ist es zukünftig möglich, eine schnelle Einordung der Wirksamkeit von Schutzgasen auf einzelne Verderbsmikroorganismen durchzuführen.

Des Weiteren konnte, abhängig vom Fleischtyp (rot, weiß) sowie der vorherrschenden Mikrobiota des Produkts, eine Korrelation zwischen mikrobieller O2-Abnahme/CO2 Zunahme im Kopfraum von MAP Verpackungen und drohendem/vorzeitigem Verderb nachgewiesen werden. Die Ergebnisse waren hierbei vor allem für rotes Fleisch vielversprechend.

Die Anwendung der Fluoreszenz- oder Infrarotmessmethode für die KMU wird somit als sinnvoll erachtet, vor allem zur Detektion von perforierten Verpackungen (Wareneingangskontrolle Einzelhandel) oder zur MAP Kontrolle beim Produzenten (Warenausgangskontrolle) und zur Kontrolle von Kühlkettenunterbrechungen und starken mikrobiellen Kontaminationen (Einzelhandel) vor Erreichen der gesetzlichen Haltbarkeit.