Flächenabstreifer ermittelt Oberflächenkeimbelastungen von Lebensmittelverpackungen

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13.09.2006 Die Hygieneanforderungen an Lebensmittelverpackungen sind deutlich gestiegen. Qualitätssicherungssysteme müssen hohen Anforderungen genügen. Herkömmliche Methoden stoßen aufgrund ihrer sehr kleinen Probeflächen an ihre Grenzen. Die Abstreif-Methode zeigt sich als brauchbare Alternative für orientierende Hygieneuntersuchungen bei aseptischen Abfüllprozessen.

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Kürzlich hat eine Arbeitsgruppe der IVLV (Industrievereinigung für Lebensmitteltechnologie und Verpackung) am Fraunhofer Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung in Freising (Fh-IVV) eine Empfehlung zur mikrobiologischen Beurteilung von Lebensmittelverpackungen erarbeitet. Anlass hierfür sind die deutlich gestiegenen Hygieneanforderungen an alle Prozesse und Materialien innerhalb der gesamten Lebensmittelerzeugung. Wichtige Grundlage ist die Umsetzung der EU-Empfehlung 93/43 in die EU-Verordnung 852/2004 über Lebensmittelhygiene vom 29. April 2004. Diese findet ab 2006 Anwendung und wird weitgehend die nationalen Hygienevorschriften ersetzen.

Herkömmliche Untersuchungsmethoden stoßen an ihre Grenzen

Künftig muss die Hygiene aller Produktionsstufen unter Beweis gestellt werden. Die betriebsinternen, eigenverantwortlichen Qualitätssicherungsysteme werden diese Anforderungen zu erfüllen haben. Notwendig dafür sind allgemein anerkannte, konkrete mikrobiologische Richtwerte – auch für Packstoffe und Packmittel. Diese Richtwerte geben eine Orientierung zur betrieblichen Beurteilung der hygienischen Beschaffenheit von Packstoffen und Packmitteln für den Lebensmittelverkehr. In den bisher veröffentlichten Hygienestandards zum Herstellen von Lebensmittelverpackungen fehlen aber derartige Werte. Unter Bezugnahme auf umfangreiche Ergebnisse aus Untersuchungen des Fh-IVV Freising sowie aus betriebsinternen Untersuchungen von IVLV-Mitgliedsfirmen hat die Arbeitsgruppe mikrobiologische Richtwerte für Packstoffe und Packmittel aus nicht saugfähigem Material erarbeitet und empfohlen. Die Richtwerte werden bei Packstoffen und Folien auf die Flächeneinheit 100cm2, bei Behältern auf die Volumeneinheit 100ml bezogen.

Die IVLV-Empfehlung erwähnt auch Methoden zur mikrobiologischen Untersuchung von Packstoffen und Packmitteln. Am häufigsten stehen folgende Methoden zur Auswahl: Übergießen mit Keimzähl-Agar, Abklatschen (Packstoffe und Folien) sowie Beschichten mit Nähr-Agar, Spülen mit anschließender Membranfiltration und Auswischen (Behälter). All die genannten Methoden haben sich zwar in ihrem Einsatz bewährt, allerdings stoßen sie an Grenzen angesichts der sehr kleinen Probeflächen, die üblicherweise im Bereich von 25 bis 50cm2 liegt. Erfahrungsgemäß ist die Keimbelastung der Packstoffe gering bis sehr gering. Häufig liegt sie im Bereich von weniger als 5KBE/100cm2. Zudem sind die Keime ungleichmäßig über eine Packstoffoberfläche verteilt. Verstreute Einzeluntersuchungen können solch niedrige Keimzahl kaum erfassen. Daher stellt sich das Problem, möglichst große Probeflächen auf Oberflächenkeime zu untersuchen. Folglich müssen möglichst viele Proben mit kleinen Flächen untersucht werden, was aber erhöhten Zeit- und Kostenaufwand bedeutet. In diesem Zusammenhang fordert die IVLV–Empfehlung eine Mindestprobenfläche von 1000cm2, d.h. beispielsweise 20 Flächenausschnitte á 50cm2 oder wahlweise 40 Ausschnitte á 25cm2.

Flächenabstreifer ermöglicht Untersuchung ausreichend großer Flächen

Diese auf Dauer unbefriedigende Situation war Anlass für die Entwicklung eines „Flächenabstreifers“ mit der Bezeichnung FA01. Der Grundgedanke dabei war, die natürlich sehr geringe Erfassungswahrscheinlichkeit durch möglichst große Untersuchungsflächen in relativ kurzen Zeiträumen deutlich zu erhöhen. Nur auf diese Weise kann eine statistisch sinnvolle Koloniezahlermittlung erreicht werden.

Der Flächenabstreifer FA01 besteht aus einem 300mm langen Edelstahlzylinder mit einem Durchmesser von 10mm. Die Unterseite des Zylinders ist mit einem Schlitz versehen. An der Oberseite des Zylinders ist ein Haltegriff angebracht.
Vor dem Einsatz werden je drei mit Pufferlösung befeuchtete Zellstoffzylinder in den Flächenabstreifer eingeführt. Ein Flächenabstrich erfolgt mittels Andrücken des FA01 an eine Packstoffoberfläche und wird je nach gewünschter Untersuchungsoberfläche in eine bestimmte Länge gezogen. Mit dem Flächenabstreifer FA01 können zudem statistisch ausreichend große Oberflächen von laufenden Packstoffbahnen mikrobiologisch untersucht werden. Die Gesamtdauer eines Abstrichvorgangs ist durch Feuchtigkeitsverlust der Zellstoffrollen insbesondere durch Reibungswärme an laufenden Packstoffbahnen begrenzt. Sie beträgt nach bisherigen Erfahrung 2 bis maximal 4min. Nach dem Abstrich werden die Zellstoffzylinder (Keimträger) in Stomacher-Beutel zur Koloniezahlbestimmung im Labor weiterverarbeitet.

Erprobung des Flächenabstreifers im Feldeinsatz

Die praktische Eignung des Flächenabstreifers FA01 wurde an einer laufenden Packstoffbahn in mehreren Abfüllmaschinen getestet. Bestimmt wurde die mikrobiologische In-situ-Belastung von Packstoffbahnen während eines Abfüllprozesses.

Die Probenentnahmen mit dem Abstreifer FA 01 wurden in Teilbereichen der Packstoffbahn vorgenommen:

  • Bereich 1: Bereich des Packstoffeinzugs in die Maschine;
  • Bereich 2: Oberbereich der Packstoffbahn vor der Packstoffsterilisation.

Die Messung wurde in drei verschiedenen Abfüllbetrieben (Molkerei A, B und C) von Sommer bis Spätherbst im Abstand von vier bis sieben Wochen durchgeführt. Nach der Messung wurden die Zellstoffrollen zum Abwaschen der zellfasergebundenen Mikroorganismen mit dem Stomacher jeweils 5 min behandelt. Aliquote Volumina dieser Zellstoffsuspensionen wurden auf vorgefertigte Agar-Nährböden verteilt (Oberflächen-Ausstrichverfahren) bzw. mit flüssigem Nähragar (maximal 50°C) übergossen (Guss-Platten-Verfahren), bebrütet und ausgezählt. Folgende Keimzähl-Nährböden kamen zum Einsatz:

  • Gesamtkeimzahlen: Plate-Count-Agar, Bebrütung bei 30°C/48h.
  • Hefen und Schimmelpilze: Hefeextrakt-Glucose-Chloramphenicol-Agar, Bebrütung bei 23°C (Raumtemperatur)/5h.

Der saisonale Verlauf der Keimbelastung (Gesamtkeimzahl sowie Hefen und Schimmelpilze) von Packstoffbahnen während eines aseptischen Abfüllprozesses ist in den beiden Grafiken dargestellt.

Erstmals wurde an laufenden Packstoffbahnen einer Abfüllanlage die mikrobiologische Belastung untersucht. Möglich wurde dies durch den speziell entwickelten Flächenabstreifer FA01, mit dem in relativ kurzer Zeit große Packstoffflächen untersucht werden können. Die Nachweisempfindlichkeit der kulturellen Bestimmung von Oberflächenkeimbelastungen auf Packstoffbahnen konnte mit dem Flächenabstreifer FA01 wirksam erhöht werden. Innerhalb von 40s konnten in Abhängigkeit von der Packstoffgeschwindigkeit 4,35m2 Packstoffoberfläche untersucht werden. Die Nachweisgrenzen konnten damit im Vergleich zu üblichen Probenflächen im Bereich von 0,1m2 um das mehr als 40-fache erweitert werden. Zufallsergebnisse durch noch geringere Probenflächen, insbesondere bei den so genannten Abdrück- bzw. Abklatschverfahren, etwa mit dem Rodac-System (Abdrückfläche rund 30 bis 40cm2), können mit der Abstreif-Methode entsprechend einem Flächenverhältnis von etwa 1:1000 verringert werden. Darüber hinaus ist ein Abdrücken von laufenden Packstoffbahnen nur schwer zu realisieren.

Abstreif-Methode bringt zuverlässige Ergebnisse

Die Einsetzbarkeit und Zuverlässigkeit der Abstreif-Methode konnten an Abfüllanlagen unter Beweis gestellt werden. Es konnten an mehreren Abfüllstandorten und über längere Untersuchungszeiträume (Untersuchungen über mehrere Monate bzw. Jahreszeiten) auch sehr niedrige Keimbelastungen nachgewiesen werden. Dabei konnten Differenzierungen der jeweils gegebenen Belastungssituationen an aseptischen Abfüllanlagen auch bei teilweise extrem niedrigen Flächenbelastungen von Verpackungsfolien (KBE pro Flächeneinheit) vorgenommen werden.

Aufzeichnungen von Packstoffbelastungen über längere Zeiträume bei konkreten Prozessbedingungen in Abfüllbetrieben gewinnen durch die erhöhte Nachweisempfindlichkeit der Methode eine hohe Aussagekraft. Der Arbeitsaufwand für die Aufarbeitung der Watterollen des FA01 nach dem Keimsammeln ist als verhältnismäßig hoch einzustufen (mikrobiologisches Labor ist Voraussetzung). Für tägliche Routineuntersuchungen ist die Abstreif-Methode in der jetzigen Form noch nicht zu empfehlen. Erfahrungen aus der Betriebspraxis oder aus Ringversuchen können hier die Methodenentwicklung weiterführen. Dagegen zeigen sich jetzt schon brauchbare Anwendungsmöglichkeiten für orientierende Hygieneuntersuchungen von aseptischen Abfüllprozessen nach baulichen und prozessmäßigen Veränderungen in Abfüllbetrieben.

Die Abstreifmethode ist eine brauchbare Alternative für orientierende Hygieneuntersuchungen bei aseptischen Abfüllprozessen

Heftausgabe: September 2006
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Über den Autor

Dr. Werner Hennlich , Fraunhofer Institut Verfahrenstechnik und Verpackung,
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