20.08.2020 - Ohio State University

Wie der Zusatz von Grüntee-Extrakt zu Fertiggerichten das Risiko für Noroviren reduzieren kann

In einer Studie tötete eine mit Tee-Extrakt hergestellte essbare Beschichtung das Virus und die Bakterien

Das Aufgießen von zubereiteten Lebensmitteln mit einem essbaren Überzug, der Grüntee-Extrakt enthält, könnte die Chancen der Verbraucher verringern, sich durch den Verzehr kontaminierter Lebensmittel mit dem hoch ansteckenden Norovirus anzustecken, so neue Forschungsergebnisse.

Das Norovirus, das Erbrechen und Durchfall verursacht, erkrankt in den Vereinigten Staaten jährlich schätzungsweise 48 Millionen Menschen und verursacht etwa 3.000 Todesfälle. Es wird von Mensch zu Mensch und durch den Konsum von verunreinigtem Wasser und Lebensmitteln übertragen.

Viele Dinge, die wir konsumieren, enthalten das, was in der Industrie als essbare Filme bekannt ist: Sie können das Aussehen verbessern, wie Wachs, das Äpfel glänzen lässt; sie halten den Inhalt zusammen, wie Medikamentenkapseln aus Plastik; und sie verhindern, dass der Inhalt zusammensickert, indem sie zum Beispiel zwischen eine vorbereitete Kuchenkruste und die Füllung gelegt werden.

"In vielen Fällen befindet sich ein essbarer Film in einem Produkt, aber man ist sich dessen nicht bewusst", sagte Melvin Pascall, Professor für Lebensmittelwissenschaft und -technologie an der Ohio State University und leitender Studienautor. "Wir müssen das nicht auf dem Etikett angeben, da das Material essbar ist. Das ist eine andere Art und Weise, wie wir Verpackungen verwenden - und der Verbraucher muss es nicht wissen.

Einige essbare Folien sind auch mit antimikrobiellen Wirkstoffen angereichert, die krankheitserregende Organismen wie E. coli und Schimmel abtöten oder deren Wachstum verlangsamen können.

In dieser neuen, von Pascall geleiteten Studie schuf die Zugabe von Grüntee-Extrakt zu einer filmbildenden Substanz eine Barriere, die sowohl Noroviren als auch zwei Arten von Bakterien abtötet.

Während bei den meisten Fortschritten bei antimikrobiellen Verpackungen bisher der Schwerpunkt auf der Bekämpfung von Bakterien lag, ist diese Erkenntnis vielversprechend für einen neueren Bereich der Forschung über das Konzept der Verwendung von essbarer Folie zur Abtötung eines Virus, sagte Pascall.

"Das Norovirus ist ein Virus, mit dem man nur schwer arbeiten kann - es ist ein unbehülltes Virus, der Typ, der resistenter gegen Desinfektionsmittel und antimikrobielle Mittel ist", sagte er. "Da es jedoch Bedenken hinsichtlich der öffentlichen Gesundheit hat und in eine Reihe von lebensmittelbedingten Ausbrüchen verwickelt war, wollten wir uns mit den Auswirkungen des Grüntee-Extrakts auf das Norovirus befassen.

Die Studie wird im International Journal of Food Science veröffentlicht.

Pascall und sein Team haben die Filme mit einer Grundsubstanz namens Chitosan hergestellt, einem Zucker, der im Exoskelett von Schalentieren vorkommt. Chitosan wird als Nahrungsergänzungsmittel zur Gewichtsabnahme vermarktet und in der Landwirtschaft und in der Medizin eingesetzt. Chitosan wurde als sichere und leicht verfügbare Verbindung für die Entwicklung von Speisefilmen ausgiebig untersucht.

Frühere Studien haben gezeigt, dass Chitosan antimikrobielle Eigenschaften besitzt. Das Norovirus könnte jedoch seine Fähigkeiten zur Bekämpfung von Insekten übersteigen: In dieser Studie stellten die Forscher fest, dass Chitosan allein das Virus nicht abtötet.

Um die Wirkung des Grüntee-Extrakts zu testen, lösten die Forscher ihn allein in Wasser auf und fügten ihn einer auf Chitosan basierenden flüssigen Lösung und einem getrockneten Film hinzu. Mehrere verschiedene Konzentrationen des Extrakts zeigten Wirksamkeit gegen Norovirus-Zellen, wobei die höchste in dieser Studie getestete Konzentration sie alle an einem Tag tötete.

"Wir hatten das Chitosan selbst getestet und es zeigte keine große antimikrobielle Aktivität gegen das Virus", sagte Pascall. "Aber als wir den Grüntee-Extrakt dem Chitosan hinzufügten, sahen wir, dass die Folie antivirale Eigenschaften hatte - also schlossen wir daraus, dass die antiviralen Eigenschaften vom Grüntee-Extrakt herrührten.

Die Wissenschaftler brachten mindestens 1 Million Viruszellen in die Lösung und die getrockneten Filme ein. Diejenigen, die Grüntee-Extrakt enthielten, senkten das Vorhandensein von Viruszellen innerhalb von drei Stunden. Die Filme mit der höchsten Konzentration von Grüntee-Extrakt reduzierten das Norovirus bis 24 Stunden nach der Exposition auf nicht nachweisbare Werte.

Obwohl das Norovirus im Mittelpunkt dieser Arbeit stand, fanden die Forscher auch heraus, dass Grüntee-Extrakt E. coli K12 und Listeria innocua, Surrogate für Bakterien, die ebenfalls lebensmittelbedingte Krankheiten verursachen, innerhalb von 24 Stunden auf nicht nachweisbare Werte senkte.

In dieser Studie wurde nicht ermittelt, wie die Abtötung erfolgt - typischerweise setzt ein antimikrobieller Wirkstoff Organismen auf eine Weise außer Gefecht, durch die sie sterben oder sich nicht mehr vermehren können. Die Forscher verwendeten Norovirus-Zellen der Maus, weil menschliche Norovirus-Zellen in einer Laborumgebung nicht gut wachsen.

Es bleibt noch viel zu tun, bis mit Grüntee-Extrakt aufgegossene Folien marktreif sind. Ein kniffliger Teil des Hinzufügens von Naturstoffen zu essbaren Verpackungen besteht darin, sicherzustellen, dass genug verwendet wird, um die mikrobentötende Wirkung zu erzielen, ohne den Geschmack oder Geruch der Lebensmittel zu verändern.

"Eine höhere Konzentration eines natürlichen antimikrobiellen Mittels könnte einen großen Abfall im Zielorganismus verursachen, aber gleichzeitig wird der Zweck des Lebensmittels durch die Zugabe eines unangenehmen Geschmacks oder Geruchs zunichte gemacht", sagte Pascall. "Es gibt auch den Einfluss der natürlichen Verbindung auf das Material selbst - sie kann dazu führen, dass die Folie zu spröde oder klebrig wird. Dies sind Dinge, die Lebensmittelwissenschaftler berücksichtigen müssen, wenn sie antimikrobielle Mittel verwenden, insbesondere solche aus natürlichen Quellen.

Es ist auch noch zu früh, um sagen zu können, welche Nahrungsmittel die besten Kandidaten für antivirale essbare Filme sind, die mit Grüntee-Extrakt hergestellt werden. Es hängt davon ab, ob die Lebensmittel beispielsweise Hitze, Feuchtigkeit oder säurehaltigen Bedingungen ausgesetzt wären. Es besteht auch die Chance, dass eine andere natürliche Substanz einen noch besseren Job machen könnte - Pascall führt ähnliche Studien mit anderen Extrakten durch.

Die Koautoren Collins Amankwaah und Jaesung Lee vom Department of Food Science and Technology und Jianrong Li vom Department of Veterinary Biosciences, alle im Bundesstaat Ohio, arbeiteten ebenfalls an der Studie.

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