Forscher zerstören Mikroben-DNA im Namen der Lebensmittelsicherheit
Elektronenstrahl ist bei Putenhackfleisch wirksam, ohne den Geschmack zu beeinträchtigen
Forscher untersuchen die Wirksamkeit von Elektronenstrahlen bei der Bekämpfung von Krankheitserregern, die durch Lebensmittel übertragene Erkrankungen bei Geflügel verursachen. Im Mittelpunkt der Studie steht „Impact of Electron Beam“ (eBeam), eine nicht-thermische Technologie, bei der hochenergetische Elektronenstrahlen eingesetzt werden, die die DNA der Krankheitserreger irreparabel schädigen.
Lebensmittelbedingte Erkrankungen sind kein Bagatellproblem. Die US-amerikanischen Zentren für Krankheitskontrolle und Prävention (CDC) gaben an, dass sie in der Regel jede Woche 17 bis 36 Untersuchungen zu lebensmittelbedingten Erkrankungen koordinieren. In einer Studie erklärte die CDC, dass allein im Jahr 2019 sieben lebensmittelbedingte Krankheitserreger für 53.300 Krankenhausaufenthalte und 931 Todesfälle verantwortlich waren.
Neben Röntgen- und Gammastrahlen ist eBeam von der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) für die „Kaltpasteurisierung“ zugelassen – ein Verfahren zur Keimabtötung, das ohne Hitze auskommt.
Röntgenstrahlen, Gammastrahlen und Elektronenstrahlen werden seit Jahrzehnten „zur Keimabtötung in frischen, gefrorenen und gekühlten Lebensmitteln“ eingesetzt, sagte Palmy Jesudhasan, Forschungsmikrobiologe beim Agricultural Research Service des US-Landwirtschaftsministeriums.
Derzeit seien bestrahlte Früchte und Gewürze in den Regalen der Lebensmittelgeschäfte zu finden, und die Unternehmen Omaha Steaks und Schwan’s nutzten die Bestrahlung zur Pasteurisierung von Rindfleisch, so Jesudhasan. Für den Einsatz der Technologie bei „Geflügel fehlen jedoch noch die Daten, um Vertrauen in ihre Anwendung zu schaffen“.
„Wir haben mit Geflügelhackfleisch begonnen, da es eine Hauptquelle für Salmonellen und Campylobacter ist und ein wesentlicher Auslöser für Rückrufaktionen darstellt“, sagte Jesudhasan.
Die Studie verfolgte zwei Ziele: Erstens sollte die Fähigkeit der eBeam-Technologie zur Reduzierung oder Bekämpfung von Lebensmittelpathogenen untersucht werden, und zweitens sollten die Auswirkungen der Bestrahlung auf die Fleischqualität bewertet werden, sagte er.
So funktioniert eBeam
Das Forschungsteam nutzte den weltweit größten Elektronenstrahlbestrahler am National Center for Electron Beam Research, das an der Texas A&M University angesiedelt ist.
„eBeam wird hauptsächlich zu Sterilisationszwecken eingesetzt“, sagte Jesudhasan. „Wenn man Zellen – seien es menschliche Zellen, Bakterienzellen oder Viren – dem Strahl aussetzt, trifft dieser den Zellkern und zerfetzt die DNA oder RNA, sodass sich Bakterien nicht mehr vermehren können.“
Der Strahl kann zwar schädliche Bakterien unschädlich machen, aber auch andere Effekte hervorrufen.
Jesudhasan erklärte, der Prozess „könnte auch andere reaktive Sauerstoffspezies erzeugen, die ebenfalls unerwünschte Nebenwirkungen für die Bakterien haben können.“
Wie sieht es mit dem Geschmack aus?
Die Kunst besteht darin, die richtige Dosis zu finden.
„Wir wollen keine zu hohe Dosis verwenden“, sagte er. „Wenn man zu viel einsetzt, könnte das Produkt dadurch ungenießbar werden.“
Zwar erhitzt oder gart der Elektronenstrahl das Fleisch nicht, doch seine oxidierenden Eigenschaften müssen im Auge behalten werden, insbesondere bei Geflügel, sagte Casey Owens, Professorin und Fleischwissenschaftlerin an der Abteilung für Landwirtschaft der University of Arkansas.
„Man muss die Fleischqualität prüfen, denn die Oxidation ist tatsächlich der Hauptfaktor, der zu Qualitätsveränderungen führen kann“, sagte sie.
Geflügel ist aufgrund seines höheren Gehalts an ungesättigten Fetten anfälliger für Oxidation.
„Oxidation baut Fette ab, und der Abbau dieser Fette verursacht Fehlaromen und -gerüche“, sagte Owens.
„Denken Sie an die Truthahnreste vom Festtag. Am nächsten Tag hat das Fleisch einen Geschmack, den manche als ‚aufgewärmten‘ Geschmack bezeichnen“, sagte sie. „Das ist eine leichte Oxidation.“
Stark oxidierte Fette machen „Fleisch sehr unappetitlich, da dies nicht nur den Geschmack, sondern auch den Geruch und manchmal die Farbe beeinträchtigt“, sagte Owens. „Das wird den Verbrauchern nicht gefallen.“
Jesudhasan sagte, die Untersuchung habe Unterschiede darin festgestellt, wie sich der Elektronenstrahl auf Truthahn im Vergleich zu Hähnchen auswirkte.
Der in der Studie verwendete Truthahn befand sich in einer Verpackung mit modifizierter Atmosphäre (MAP). Bei dieser Verpackungsart werden die Anteile von Sauerstoff, Kohlendioxid und Stickstoff so angepasst, dass die Oxidation verlangsamt wird.
„Als das Putenfleisch in der MAP-Verpackung war, sah dort alles gut aus“, sagte er. „Wir konnten Krankheitserreger inaktivieren und nachweisen, dass die Fleischqualität erhalten blieb.“
„Der einzige Unterschied, den wir festgestellt haben, betrifft Hühnerfleisch, das einen unangenehmen Beigeschmack aufwies“, sagte Jesudhasan.
Die Autoren schreiben, dass der Einsatz von eBeam „eine vielversprechende Interventionsstrategie darstellt, um die mikrobielle Sicherheit zu verbessern und gleichzeitig hitzebedingte Veränderungen der Fleischqualität zu minimieren.“
„In unserer früheren Studie haben wir gezeigt, dass eine eBeam-Dosis von 3 Kilogray eine Reduktion vonSalmonellenundCampylobacterum 99,99 Prozent in handelsüblichen 1-Pfund-Packungen mit Geflügelhackfleisch erzielte, das mit diesen Krankheitserregern beimpft worden war“, schrieben die Autoren in der Studie.
Ein Kilogray ist eine metrische Einheit für die absorbierte Strahlung.
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Originalveröffentlichung
"Impact of Electron Beam (eBeam) Treatment on Meat Quality and Sensory Attributes of Ground Chicken and Turkey"; Poultry Science; 2026
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