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Sustainable Nitrite Biosensor for Food Safety monitoring

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Schnelle, einfache und günstige Nitritkontrolle für Lebensmittel

Ein nachhaltiger elektrochemischer Biosensor, der den Nitritgehalt in Lebensmitteln innerhalb von Sekunden analysiert, verbessert die Überwachung der Lebensmittelsicherheit an kritischen Kontrollpunkten.

Industrielle Technologien

Nitrite werden verwendet, um die Haltbarkeit verderblicher Lebensmittel zu verlängern. Sie erhöhen die Lebensmittelsicherheit, indem das Wachstum schädlicher Mikroorganismen unterdrückt wird, darunter Clostridium botulinum, das eine lebensgefährlichen Botulismus auslöst (durch Neurotoxine). Nitrite können unsere Lebensmittel zwar sicherer machen, doch sie reagieren auch mit Aminen und bilden so karzinogene Nitrosamin-Verbindungen. Daher ist die Verwendung von Nitriten streng reguliert. Aktuelle Methoden zur Kontrolle des Nitritgehalts in Lebensmitteln, wie Spektralfotometrie oder Hochleistungsflüssigkeitschromatographie, sind zeitaufwendig und erfordern teure Spezialausrüstung, geschultes Personal sowie den Einsatz gefährlicher Chemikalien. Unterstützt im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen (MSCA) hat das Projekt SOON einen Nitritbiosensor entwickelt, mit dem Nitrit in Lebensmitteln schnell, günstig und direkt vor Ort nachgewiesen werden kann. Mit dieser Qualitätskontrolle kann gewährleistet werden, dass der Nitritgehalt Bakterien schadet, aber nicht den Menschen.

Siebbedruckte Elektroden für den Nitritbiosensor

Der Siebdruck gehört zu den ältesten Druckverfahren. Dabei wird Tinte durch feinmaschiges Gewebe gedrückt und das Muster durch eine Schablone in diesem Gewebe gebildet. Der Siebdruck fällt in den Bereich der additiven Fertigung, da das Verfahren mit unterschiedlichen Farben oder Materialien wiederholt werden kann, um aus ästhetischen oder funktionstechnischen Gründen weitere Schichten aufzutragen. T-Shirts sind hier wohl die erste Assoziation, doch auch die Elektronikfertigung beruht größtenteils auf dem Siebdruck, der für die Massenproduktion automatisiert wurde. Für die Nitritbiosensoren von SOON wird dieses jahrhundertealte Verfahren ausgenutzt. Der Projektkoordinator von BIOLAN und MSCA-Stipendiat Oscar A. Loaiza F. berichtet: „Die Einweg-Teststreifen enthalten eine siebgedruckte Elektrode mit einer biologischen Komponente, die mit Nitrit reagiert. Diese Reaktion löst einen kleinen Stromfluss aus, dessen Intensität proportional zum Nitritgehalt der Probe ausfällt. Das Lesegerät zeichnet die Stromstärke auf, berechnet den Nitritgehalt und zeigt das Ergebnis in weniger als einer Minute an.“

Einsatzbereit für HACCP-Einhaltung

Der international anerkannte Ansatz der Gefahrenanalyse und kritischen Kontrollpunkte HACCP, ist ein systematisches Verwaltungssystem zur Vermeidung von Problemen bezüglich Lebensmittelsicherheit in der Fertigung. Es beruht auf der Analyse und Kontrolle biologischer, chemischer und physikalischer Risiken an bestimmten kritischen Kontrollpunkten entlang der Erzeugungs- und Verarbeitungskette von Lebensmitteln. „Der extrem schnelle Nitritbiosensor von SOON wird die Nitritanalyse an diesen Kontrollpunkten in der Lebensmittelverarbeitung ermöglichen, ohne dass Proben an Zentrallabors gesendet werden müssen“, erklärt Loaiza.

Ausweitung des BIOLAN-Portfolios an nachhaltigen Analyselösungen

„Das Qualitätskontrollinstrument zur Nitriterkennung in Lebensmitteln erweitert die Produktreihe zur Lebensmittelsicherheit mit positiven Auswirkungen auf BIOLAN, die europäische Lebensmittelindustrie und die Verbraucherschaft. Über das Projekt konnten wir auch umweltfreundliche Fertigungsverfahren testen, die den Weg zur Herstellung transformativer Analyselösungen mit möglichst geringen Auswirkungen aus die Umwelt ebnen werden“, merkt Loaiza an. Loaiza und sein Team haben den Fertigungsprozess optimiert, dabei den Kosten- und Zeitaufwand reduziert und so die Markteinführung vorbereitet. Nach Beendigung des Projekts ist Loaiza dem BIOLAN-Team in der Abteilung für Elektrochemie beigetreten. Das SOON-Projekt hat die BIOLAN-Gemeinschaft und deren Entwicklung von Biosensoren der nächsten Generation mit bedeutenden Vorteilen für die europäische Wettbewerbsfähigkeit sowie die Gesundheit und das Wohl der europäischen Bürgerinnen und Bürger gestärkt.

Schlüsselbegriffe

SOON, Nitrit, Lebensmittel, Biosensor, Siebdruck, Lebensmittelsicherheit, kritische Kontrollpunkte, HACCP, Qualitätskontrolle

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22 September 2022