Verbundprojekt. MaUS – Mikroreaktorensystem zur autonomen Untersuchung von Schimmelpilzbelastungen



Abbildung 1:

 

Kurzfassung:
Seit Oktober 2013 befasst sich das IMSAS zusammen mit 4 Partnern aus der Industrie mit der Entwicklung eines Mikroreaktorensystems zur autonomen Untersuchung von Schimmelpilzbelastungen. Durch innovative Verfahren zur Luftprobenentnahme soll dabei erstmals die bewährte Methode des Anzüchtens einer Schimmelpilzprobe auf einem Nährboden automatisiert werden. Neben technischen Neuheiten ist auch die Erprobung und Erforschung von biologischen Komponenten in Form der Nährböden ein maßgeblicher Fokus. Durch Kenntnis der Leitkeime und deren Eigenschaften kann in Kombination mit den richtigen Nährmedien neben der Belastung auch die Art der beteiligten Keime bestimmt werden.

Zielsetzung:
Entwicklung von Mikroreaktoren auf Chipebene

Evaluierung geeigneter Messverfahren

Bestimmung der Leitkeime in logistischen Anwendungen und Archiven

Entwicklung geeigneter Nährmedien

Aufbau eines Gesamtsystems

 

 

Projektbeschreibung:
Eine der wesentlichen Gefahren beim Transport von Lebensmitteln und anderen empfindlichen Gütern ist der Befall mit Schimmelpilzen. Bei der Lebensmittellogistik gehen immer wieder ganze Containerinhalte durch Schimmelpilze verloren. Die bisher bekannten Verfahren zur Messung der Pilzbelastung beruhen auf der Entnahme von Proben, die auf Nährböden angezüchtet werden. Die Analyse erfolgt mittels optischer Inspektion durch geschultes Personal. Ein Verfahren, mit dem in einem Container während des Transports auf See die Belastung durch Schimmelpilze festgestellt werden kann, steht derzeit nicht zur Verfügung..

Aber nicht nur aus der Transportlogistik ist die Problematik bekannt. Auch in Lagerstätten wie z.B. in Archiven kann es unbemerkt zu Schimmelpilzbefall von Inventar kommen. Oft werden Kontaminationen Jahre lang nicht erkannt, da es in Archiven Bereiche gibt, die über einen sehr langen Zeitraum nicht betreten werden. Dieser Befall kann die archivierten Dokumente schädigen..

Ziel des hier beantragten Projekts ist es, den Schimmelpilzbefall auf transportierten Gütern und Dokumenten in Archiven während des Transports bzw. der Lagerung durch ein automatisiert arbeitendes Messsystem zu detektieren und nach Kategorien von unkritisch bis extrem kritisch zu bewerten. Neben dem Befall der Ware oder von Dokumenten soll auch die Belastung durch eine Verschmutzung des Kühlaggregats im Container automatisiert gemessen werden. Weiterhin soll untersucht werden, inwieweit eine Unterscheidung verschiedener Pilzarten online möglich ist. Exemplarisch stellt Abbildung schematisch den Einbau eines Sensors in einem Container dar..

Komplementär zum Container wird untersucht inwiefern ein Messsystem sinnvoll in den Archiven eingebaut werden kann..

Von allen bekannten Detektionsverfahren für Schimmel hat sich bisher die Methode des Anzüchtens auf einem Nährboden am besten bewährt. Die Grundidee des beantragten Projektes ist es, diese Methode erstmals so weit zu automatisieren, dass eine autonome Messung ohne manuelles Eingreifen möglich wird. Dabei soll das projektierte System so robust und kostengünstig sein, dass der Betrieb in einem Container oder einem Archiv praktisch und wirtschaftlich sinnvoll ist. Das Anzüchten erfolgt dabei in kleinen Bioreaktoren auf einer Messkarte, die als Disposable in das Messsystem eingesteckt wird. Jeder Nährboden wird mit einer dünnen Membran von der Außenwelt abgeschlossen. Auf der Membran ist eine Leiterbahn als Heizelement integriert. Soll der Nährboden aktiviert werden, dann wird das Heizelement mit einem kurzen Stromstoß erhitzt, so dass die Membran, die unter starkem Zugstress steht, abplatzt. Damit wird der Nährboden der Umgebungsluft exponiert, Sporen können sich auf dem Nährboden absetzen und beginnen zu wachsen.

 

Ansprechpartner:

M.Sc. Roland Blank
IMSAS, NW1, Raum N2140
Tel: +49 421 218 62576
E-mail: rblank@imsas.uni-bremen.de


M.Sc. Poornachandra Papireddy Vinayaka
IMSAS, NW1, Raum O2150
Tel: +49 421 218 62608
E-mail: pvinayaka@imsas.uni-bremen.de


Prof. Dr.-Ing. Walter Lang 
IMSAS, NW1, Raum O2120
Tel: +49 421 218 62602
E-mail: wlang@imsas.uni-bremen.de

Prof. Dr.-Ing. Michael Vellekoop
IMSAS, NW1, Raum O2140
Tel: +49 421 218 62604
E-mail: mvellekoop@imsas.uni-bremen.de

Das Forschungsprojekt MaUS wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert.  

 

Partnerfirmen:

BMA Labor GbR (Biologisches Mess- und Analyselabor GmbH) http://www.bma-labor.de/

microfab Service GmbH http://www.microfab.de/

VEW GmbH /http://www.vew-gmbh.de//

Dole Fresh Fruit http://www.dole.de/