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Allergen-Management mittels TOC und TNb Mehr Schutz für Lebensmittel-Allergiker durch sichere Reinigungsvalidierung

| Autor / Redakteur: Sascha Hupach* / Dr. Ilka Ottleben

Während der TOC als universeller Parameter zur Analyse des Reinheitszustands einer Anlage in der Lebensmittelproduktion dient, gibt der TNb eine selektivere Abschätzung hinsichtlich Verunreinigungen durch Proteine. Im Zusammenspiel dienen sie der Lebensmittelsicherheit und somit dem Verbraucherschutz, was vor allem für Lebensmittel-Allergiker von hohem Wert ist.

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Abb. 1: Erdnüsse gehören zu den 14 häufigsten Auslösern von Lebensmittelallergien, die in Deutschland kennzeichnungspflichtig sind.
Abb. 1: Erdnüsse gehören zu den 14 häufigsten Auslösern von Lebensmittelallergien, die in Deutschland kennzeichnungspflichtig sind.
(Bild: glisic_albina - Fotolia)

Auf etwa sechs Millionen schätzt der Deutsche Allergie- und Asthmabund (DAAB) die Zahl der behandlungsbedürftigen Nahrungsmittel-Allergiker in Deutschland. Während bei Kindern und Säuglingen Kuhmilch, Soja, Hühnerei, Weizen, Erdnüsse und Haselnüsse die Hauptauslöser sind, reagieren Jugendliche und Erwachsene in der Regel häufiger auf rohe Gemüse- und Obstsorten, Nüsse, Fisch, Krebs- und Weichtiere. Allergische Reaktionen zeigen sich oft an Haut und Schleimhaut, im Hals-Nasen-Ohrenbereich, an den Bronchien oder im Magen-Darmbereich. Lebensbedrohlich ist der so genannte anaphylaktische Schock als schwerste allergische Reaktion, die zu Kreislaufzusammenbruch und Tod führen kann.

Nahrungsmittel-Allergiker reagieren empfindlich auf bestimmte Inhaltsstoffe in den Lebensmitteln, so genannte Allergene. Um die betroffenen Menschen vor dem Verzehr auf die allergenhaltigen Lebensmittel hinzuweisen, sind in Deutschland die 14 häufigsten Auslöser von Lebensmittelallergien kennzeichnungspflichtig (beispielsweise Senf, Eier, Sellerie, Erdnüsse). Enthält ein Lebensmittel eine dieser Zutaten muss auf der Verpackung deutlich darauf hingewiesen werden.

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Bei der Herstellung oder Verarbeitung von Lebensmitteln können aber auch Spuren von Allergenen über Vorprodukte unbeabsichtigt in die Lebensmittel gelangen, ohne selbst als Zutat auf dem Rezept zu stehen. Um solche Kreuzkontaminationen zu vermeiden, setzen viele Lebensmittelhersteller auf die Reinigungsvalidierung. Dabei wird neben der optischen Kontrolle und mikrobiologischen Abstrichen, beispielsweise das letzte Spülwasser (final Rinse) auf eventuelle Rückstände und Inhaltsstoffe untersucht. Ein hierfür vielfach verwendeter Parameter ist der TOC (Total Organic Carbon = gesamter organischer Kohlenstoff).

Reinigungsvalidierung – TOC als universeller Parameter

Bei der Bestimmung des TOC wird das Spülwasser zunächst mit einer Mineralsäure versetzt. Dabei werden die im Wasser enthaltenen Carbonate und Hydrogencarbonate zu CO2 umgesetzt. Ein Spülgas entfernt das Kohlenstoffdioxid aus der Probe. Anschließend wird ein Aliquot der vorbereiteten Probe auf einen heißen Katalysator injiziert. Dabei werden die organischen Substanzen zu CO2 umgesetzt. Ein Trägergas transportiert das CO2 zu einem NDIR-Detektor und erfasst die Menge des Kohlenstoffdioxids.

Moderne Analysatoren wie die der TOC-L-Serie von Shimadzu übernehmen die Probenvorbereitung (Ansäuern und Ausgasen) automatisch. Die Systeme arbeiten mit einem hocheffektiven Platin-Katalysator bei einer Verbrennungstemperatur von 680 °C. Eine spezielle Spritzeneinheit ermöglicht bei Überschreitung des Kalibrierbereichs die Proben automatisch zu verdünnen; das Gleiche geschieht mit Standards, um Kalibrierkurven auch in äquidistanten Konzentrationsabständen zu erstellen.

Da nahezu alle Lebensmittel aus organischem Material bestehen, ist der TOC bei der Reinigungsvalidierung ein universeller Parameter, der sich für unterschiedlichste Produkte eignet. Zudem werden bei der TOC-Bestimmung auch Rückstände von Reinigungsmitteln erfasst. Ein weiterer Vorteil des TOC liegt in der Einfachheit und in der Geschwindigkeit. Eine Dreifach-Bestimmung des TOC in einem Spülwasser dauert in der Regel weniger als 15 Minuten. Wird ein entsprechender Grenzwert im Spülwasser eingehalten, ist die Reinigung der Anlage analytisch belegt.

Selektivere Abschätzung der Verschleppung von Lebensmittel-Allergenen

Bei der Verbrennung des Spülwassers während der TOC-Analyse entsteht nicht nur Kohlendioxid aus den organischen Substanzen. Stickstoffkomponenten werden bei Temperaturen über 700 °C zu Stickstoffmonoxid umgesetzt. Ein Trägergas transportiert das entstandene NO zu einem Chemilumineszenz-Detektor. Hier wird das Messgas mit Ozon zusammengebracht. Ozon, als starkes Oxidationsmittel, oxidiert das NO zu Stickstoffdioxid.

Bei dieser Reaktion werden Lichtquanten freigesetzt (Chemilumineszenz), die der Detektor erfasst. Dieser Summenparameter TNb (Total Nitrogen bounded = gesamter gebundener Stickstoff) detektiert die organischen und anorganischen Stickstoffverbindungen. Die Bestimmung des TOC und des TNb kann mit den TOC-L Systemen von Shimadzu simultan erfolgen – eine Injektion, zwei Messergebnisse. Hierbei wird die Verbrennungstemperatur auf 720 °C gesetzt und die beiden Detektoren in Reihe geschaltet.

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