Toxinschnelltest für Milch reduziert Ausschuss
Viele frische Agrarprodukte müssen wegen Kontamination entsorgt werden. In der Milchwirtschaft sollen nun Abfallprodukte und Kosten für den Landwirt durch zügige Detektion von Schadstoffen wie Aflatoxinen reduziert werden. Tierfutter, das durch Aflatoxin-Schimmelpilze kontaminiert ist und an Rinder verfüttert wird, reichert sich in der Milch als Aflatoxin M1 an. Aflatoxin M1 wurde für den Menschen als stark karzinogen eingestuft, ist hitzebeständig und kann auch durch Pasteurisieren nicht abgetötet werden. Da Milch Bestandteil vieler Lebensmittel und Getränke ist, ist der schnelle Nachweis von Kontaminanten und deren Beseitigung sowohl für Lebensmittelproduzenten als auch die menschliche Gesundheit entscheidend. Daher hat nun das EU-finanzierte Projekt SYMPHONY ein Desktop-System mit Probenvorbereitung und allen Funktionen eines kleinen Labors entwickelt, das schon Spuren von Aflatoxinen in Milch und Milchprodukten nachweisen kann. "Das vom Konsortium entwickelte System führt die Tests direkt in der Molkerei durch. Bisherige Tests auf Aflatoxine waren recht aufwändig, da die Milchproben zur endgültigen Analyse an externe Labore geschickt werden müssen", sagt Projektkoordinatorin Leandro Lorenzelli, Leiterin der Forschungsabteilung Mikrosystemtechnik am Zentrum für Materialien und Mikrosysteme der Bruno-Kessler-Stiftung in Italien. Herkömmliche Tests auf Aflatoxine in Milch dauern zwei Stunden, allerdings ist die Methode unzuverlässig und bringt oft falsch positive Ergebnisse. Daher fordern die strengen EU-Vorgaben für Aflatoxine zuverlässigere Aussagen. "Für hohe Genauigkeit muss der Test in externen Laboren durchgeführt werden und dann beträgt die Wartezeit eben mehrere Tage – eine völlig inakzeptable Maßgabe bei Frischmilch", wie Dr. Lorenzelli erläutert, und zudem würde teures Fachpersonal benötigt. Schnellere Ergebnisse "Mit SYMPHONY haben wir das Ergebnis nun schon nach 30 Minuten, wollen das aber noch auf zehn Minuten verkürzen", sagt Dr. Lorenzelli. In den dreieinhalb Jahren Projektlaufzeit entwickelte das Konsortium einen dreistufigen Prozess der Probenvorbereitung. Dabei wird das lösliche Aflatoxin zunächst aus der Milch extrahiert, dann für die Analyse ein Konzentrat hergestellt und schließlich die Toxinmenge bestimmt. Zwei der vom Team entwickelten Prozesse wurden patentiert. Hauptzweck der Probenvorbereitung ist, aus der Milchprobe unerwünschte Komponenten wie Fette herauszufiltern, die die Schritte beeinträchtigen und das System verstopfen können, um dann die Flüssigkeit aufzukonzentrieren und auf mögliche Toxine zu untersuchen. Das Konzentrat mit dem Toxin wird dann über einen photonischen Sensor auf einem Siliziumchip mit Antigenrezeptoren analysiert, der Aflatoxine detektiert und quantifiziert. "Das Konzentrat haftet an den Rezeptoren und verändert die Lichtmenge, die durch den Sensor geht. Diese Phasenverschiebung wird dann gemessen und gibt Aufschluss über die vorhandene Toxinmenge", erklärt Dr. Lorenzelli. Mehrfacherkennung Die Hardware des gesamten Systems soll etwa 2.000 – 3.000 EUR kosten und jeder Test etwa 5 EUR, umreißt Lorenzelli das Ziel. Das System ist neben dem Milchsektor auch für andere Bereiche interessant, da ein Array von Sensoren verschiedene Toxine oder Zielsubstanzen messen kann. "Grundsätzlich kann das System auf mehrere Analysen erweitert werden. Vor allem eignet sich der Sensor zur gleichzeitigen Detektion vieler verschiedener Moleküle", so Dr. Lorenzelli.
Schlüsselbegriffe
SYMPHONIE, Milchprodukte, Milch, Toxine, Aflatoxine, Sensoren
