Koud plasma als wapen tegen chemisch- en hitte-resistente microbiële sporen

Persbericht

Koud plasma als wapen tegen chemisch- en hitte-resistente microbiële sporen

Gepubliceerd op
16 december 2014

Chemisch- en thermisch-resistente sporen op levensmiddelen en verpakkingsmaterialen kunnen geïnactiveerd worden met koud plasma op basis van stikstofgas. Dat concluderen onderzoekers van Wageningen UR Food & Biobased Research in het in december gepubliceerde artikel in Food Microbiology. De studie biedt aanknopingspunten voor het toepassen van koud plasma als sterilisatiemethode in de voedingsmiddelenindustrie.

De inactivatie van microbiële sporen op ingrediënten voor levensmiddelen en verpakkingsmaterialen vereist doorgaans rigoureuze methoden zoals bijvoorbeeld intensief verhitten, gebruik van chemische decontaminatiemiddelen, of straling. Niet alle producten en/of oppervlakken tolereren dergelijke behandelingen, waardoor alternatieve methoden voor thermische en chemische sterilisatie gewenst zijn.

Mild en residu-vrij

Koud plasma biedt mogelijkheden om op een relatief milde, en residu-vrije wijze oppervlakken van levensmiddelen of verpakkingsmaterialen te steriliseren zonder gebruik van water. Hoewel koud plasma al wordt toegepast in de materiaalindustrie en voor behandeling van onder andere lucht en medische contactmaterialen, zijn toepassingen voor levensmiddelen en verpakkingsmaterialen nog in de onderzoeksfase.

Koud plasma ontstaat wanneer een neutraal gas (bijvoorbeeld lucht, stikstof, helium, argon) geïoniseerd wordt in een elektrisch veld. Dit resulteert in een mengel van ionen, elektronen, reactieve deeltjes (radicalen), moleculen en soms ook UV-licht. De hoog-reactieve deeltjes kunnen micro-organismen en sporen afdoden.

Drie sporenvormers getest

In deze studie zijn drie verschillende sporenvormers getest waaronder Bacillus cereus als bederf- en ziekteveroorzaker, thermisch resistente sporen van Geobacillus stearothermophilus, en chemisch resistente sporen van Bacillus atrophaeus. “De chemisch- en hitte-resistente sporen kunnen met koud stikstof plasma met tenminste 4 log eenheden (99.99%) geïnactiveerd worden”; zegt Masja Nierop Groot, senior onderzoeker Milde Conservering bij Food & Biobased Research. “Dit geeft aan dat koud plasma op een andere manier aangrijpt op  sporen dan hitte of chemische componenten. Een eventueel effect door de aanwezigheid van UV licht is hierbij uitgesloten.”. Opnamen van plasma behandelde sporen onder de elektronenmicroscoop lieten zien dat het spore oppervlak zwaar beschadigd was, en visueel sterk verschilde van sporen die beschadigd zijn door bijvoorbeeld UV, hitte of chemische componenten.

Toekomst koud plasma

Voor toepassingen op bulkschaal zoals voorzien in de voedingsmiddelen industrie zijn plasma’s op basis van lucht en stikstof economisch haalbaar. Voordat sterilisatie met koud plasma uiteindelijk toepassing kan vinden op levensmiddelen en/of verpakkingen, moet goed uitgezocht worden welke sporen gevoelig zijn en wat de achilleshiel van de spore is. Het vervolgonderzoek van Food & Biobased Research richt zich dan ook op het verder ophelderen van het werkingsmechanisme en op de opschaling van de technologie richting industrieel relevante schaalgroottes.

Publicatie

De resultaten van de studie staan beschreven in de paper Inactivation of chemical and heat-resistant spores of Bacillus and Geobacillus by nitrogen cold atmospheric plasma evokes distinct changes in morphology and integrity of spores, gepubliceerd in Food Microbiology.