Projekte in den Förderprogrammen des BMEL, betreut durch den Projektträger BLE (PT BLE)
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| Titel: | Verbundprojekt: Inaktivierung von Coxiella burnetii bei der Kurzzeiterhitzung von Milch - Teilprojekt 1 |
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| Titel (englisch): | Collaborative Project: Inactivation of coxiella burnetii during short-term heating of milk - subproject 1 |
| Beschreibung (dt.): | Coxiella burnetii, ein obligat intrazelluläres Bakterium, ist der Erreger des Q-Fiebers beim Menschen. Wiederkäuer bilden das Reservoir für den Erreger, der in erster Linie über die Geburtsprodukte, aber auch über die Milch ausgeschieden wird. Die Seroprävalenz von C. burnetii beträgt in Rinderherden bis zu 79%. Beim Rind ist häufig die primäre Manifestation die Infektion im Drüsenparenchym des Euters. Der Erreger wird über Monate mit der Milch ausgeschieden. Die Bedingungen für die Pasteurisierung der Milch sind auf der Basis vieler Versuchsreihen in den 50-60iger Jahren festgelegt worden. Im Codex Alimentarius ist dazu festgeschrieben, dass das Verfahren zu einer Reduktion um 5 log-Stufen (99,999 %) von C. burnetii führen muss. Vor diesem Hintergrund ist es sinnvoll, mit modernen Erhitzungsverfahren und Nachweismethoden zu prüfen, inwieweit diese Anforderungen noch zeitgemäß sind. Eine Absenkung der vorgeschriebenen Mindesttemperatur für die Kurzzeiterhitzung von Milch (72 °C) würde zu einer Energieeinsparung beitragen (Verbesserung des CO2-footprint). Weiterhin würde dies zu einem 'naturbelasseneren' Produkt mit geringerer thermischer Belastung, bei gleichbleibender Lebensmittelsicherheit führen. Wirtschaftlich besonders interessant sind die Ergebnisse für Käsereien, da eine geringere thermische Belastung des Eiweißes zu einer erhöhten Käseausbeute beitragen kann. Forschungsziel ist die Ermittlung reaktionskinetischer Daten für die Inaktivierung von C. burnetii bei der Kurzzeiterhitzung von Milch sowie ggf. die Bestimmung der molekulargenetischen Grundlagen der Hitzeresistenz. Die Arbeitsplanung sieht folgende Teilaufgaben vor: 1.Herstellung geeigneter Testorganismen, 2.Pasteurisierung von mit C. burnetii RSA 439 kontaminierter Milch, 3.Ermittlung von hitzeresistenten C. burnetii Isolaten, 4.Inaktivierung von C. burnetii durch Kurzzeiterhitzung, 5.Mechanismen der Hitzeresistenz, 6.Auswertung inkl. Erstellung Abschlussbericht, Verwertung, Publikationen. |
| Beschreibung (engl.): | Coxiella burnetii is a Gram negative, obligate intracellular bacterium causing acute and chronical Q-fever of humans. Reservoir of this organism are ruminants and vectors for transmission are mainly amniotic fluid, afterbirth including placenta, but also milk. The seroprevalence for C. burnetii in cattle herds can be up to 79 %. In dairy cattle main manifestation of infection often is the mammary gland leading of a shedding of the organism in milk of several months. Conditions for pasteurization in the past were implemented basing on the results of many heating trials performed in the 1950s and 1960s. Today in the Codex Alimentarius it is fixed, that pasteurization must lead to a 5 log reduction of C. burnetii (99.999 %). Regarding this background it makes sense to test whether these requirements are still state of the art regarding application of modern heating technology and detection methods for survivors. A lower than the prescribed temperature for high temperature short time treatment of milk (72 °C) would contribute to saving of energy (improvement of the CO2 footprint). In addition, this would lead to a more 'natural' product. Particularly for cheesemaking a lowered heating temperature is of economical relevance. A reduced thermal exposure of proteins would lead to an enhanced cheese yield. So objective of the project is to generate kinetic data for the inactivation of C. burnetii during high temperature short time treatment of milk and to determine the molecular basis of its heat resistance. Workplan with workpackages: 1. Production of appropriate test organisms, 2. Pasteurisation of milk which has been contaminated with C. burnetii RSA 439 before, 3. Determination of heat resistent C. burnetii isolates, 4. Inactivation of C. burnetii by short-term heating, 5. Mechanisms of heat resistence, 6. Analysis of results and outcome, preparation of the final report and of publications. |
| Ergebnis (dt.): | "Coxiella (C.) burnetii ist das ätiologische Agens von akutem und chronischem Q (query) Fieber beim Menschen. Die Erkrankungen des Menschen gehen in der Regel von infizierten Wiederkäuern aus (Zoonose), die oftmals selber keine oder nur geringe Krankheitssymptome zeigen. Bereits kurz nach seiner Entdeckung in den 30er Jahren des letzten Jahrhunderts wurde der Erreger nicht nur in den Geburtsprodukten von Rind, Schaf und Ziege, sondern auch in deren Milch nachgewiesen. Hierbei zeigte sich, dass die Erreger-Ausscheidung mehrere Monate erfolgen kann. Außer in der Milch wurden vermehrungsfähige Q-Fieber-Erreger auch in Rohmilchprodukten, wie z.B. in Buttermilch, Rohmilch-Käse und in Butter, nachgewiesen. Durch eine ordnungsgemäße Pasteurisierung der Milch kann C. burnetii inaktiviert werden. Die genauen Temperatur-/Zeitbedingungen für die Kurzzeiterhitzung von Milch (72 °C/15 s) wurden auf der Basis vieler wissenschaftlicher Versuchsreihen in den 1950-60iger Jahren des letzten Jahrhunderts festgelegt und sind nach wie vor als internationaler Standard im Codex Alimentarius festgeschrieben. Leistungsmerkmal ist eine Reduktion von Coxiella burnetii um mindestens 5 log-Stufen. Ziel des Projektes war eine Überprüfung der Effizienz der Kurzeiterhitzung mit moderner Technologie und entsprechenden Nachweismethoden. Dabei sollten kinetische Daten zur Hitzeinaktivierung gewonnen werden, die für eine Prozessmodellierung verwendbar sind. Die Versuche wurden mit jeweils 2 Coxiellen-Isolaten von Rind, Schaf und Ziege unter Anwendung von verschiedenen Temperaturen und Temperatur-Haltezeiten durchgeführt. Hierfür stand im Max Rubner-Institut, Kiel, eine miniaturisierte Pasteurisier-Anlage zur Verfügung, die ihrem Aufbau und ihren Funktionen exakt den großen industriellen Anlagen entspricht. Die Anzucht, Kultur und der Nachweis des Q-Fieber-Erregers erfolgten am Friedrich-Loeffler-Institut, Jena. Beide Forschungseinrichtungen verfügen über die für diese Arbeiten notwendigen Labore der biologischen Sicherheitsstufe BSL 3.Im Ergebnis konnten für drei virulente Stämme von C. burnetii die Inaktivierungsparameter D-Wert und z-Wert ermittelt werden. Mit Hilfe dieser Werte konnte beispielhaft eine Modellierung des Erhitzungsprozesses vorgenommen werden. Bei einer Temperatur von 72,6 °C ist dabei von einer Reduktion von C. burnetii um mehr als 20 log10 Stufen auszugehen. Die Anforderungen des Codex Alimentarius sind damit wesentlich überschritten. In Bezug auf die Produktsicherheit könnte somit die Temperatur bei Prozessen der Milchverarbeitung (z.B. Trinkmilch- oder Käseherstellung) abgesenkt werden und damit der CO2-footprint verbessert werden. Für Verbraucher könnte geschmacklich hochwertigere Trinkmilch erzeugt werden, da eine niedrigere Temperatur bei der Pasteurisierung eine geringere Denaturierung der Milch und damit verbunden eine geringere geschmackliche Beeinflussung des Produktes bedeutet. In welchem Ausmaß dies möglich wäre, muss u.a. auch im Hinblick auf Fragen der Haltbarkeit betrachtet werden. Dies erfordert weitere Forschungen unter Industriebeteiligung. " |
| Ergebnis (engl.): | Coxiella burnetii, a gram-negative, intracellular bacterium, is the causative agent of the zoonosis Q fever, a flu-like disease with fever, headache, pneumonia, endocarditis, and myocarditis. Ruminants (goats, sheep, cattle and buffaloes) serve as reservoir for the agent. Transmission occurs via dust and aerosols from abortion material and birth fluids. Additionally, infected animals can shed the organism via the milking process. Most times the ruminants do not show any clinical symptoms. Coxiella burnetii was detected in milk and milk products like cheese, butter, and buttermilk. Therefore, it is important to pasteurize raw milk before consumption or further processing. Current regulations for milk pasteurization (72 °C/15 s) are based on experiments performed during the fifties and sixties of the last century. The intention of this study was to analyse the efficacy of short-time heat treatment conditions of Coxiella burnetii-inoculated milk in agreement with the international accepted specifications of the Codex Alimentarius (a reduction of infective agents at a minimum of 5 log10 steps is needed). For these experiments Coxiella burnetii-isolates from cattle, goats and sheep (2 each) were used. Cultivation experiments were performed at the Institute of Bacterial Infections and Zoonoses of the Friedrich-Loeffler-Institut, Jena. The pasteurization experiments were performed at the Department of Safety and Quality of Milk and Fish Products of the Max Rubner-Institute, Kiel. Both institutes have laboratories with BSL3-standard. As a result, using a temperature of 72.6 °C Coxiella burnetii was inactivated more than 20 log10 steps. D-value and z-values showed that a temperature reduction during pasteurization of milk could be feasible. The advantage for the consumer could be more tasteful milk and milk products, a taste closer to the raw milk. Additionally, the products would get a better CO2-footprint. Investigations in cooperation with the industry are needed to optimize the technical processes, especially in terms of shelf-life. |
| Laufzeit: | Beginn: 01.06.2016 / Ende: 30.06.2019 |
| Ausf. Einrichtung: | Max Rubner-Institut Bundesforschungsinstitut für Ernährung und Lebensmittel - Institut für Sicherheit und Qualität bei Milch und Fisch, Kiel |
| Themenfelder: | Lebensmittelsicherheit, food safety |
| Förderprogramme: | Programm zur Innovationsförderung des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft |
| Schlagworte: | Zoonosen, zoonosis, Lebensmittelverarbeitung, food processing, Energieeffizienz, energy efficiency, Hygiene, hygiene, Produktsicherheit, product safety, Produktqualität, product quality, Rinder, cattle, Mikroorganismen, microorganisms, Genetische Ressourcen Mikroorganismen, microbial genetic resources, Milch, milk |
| Förderkennzeichen: | 2819105415 |
| Dokument zum Download: | Kein Dokument vorhanden! |
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