Verbundprojekt: Fast Meat Control (FMC); Teilvorhaben: Entwicklung einer Plasma-Ionisierung für die lonenmobilitätsspektrometrie zum Nachweis mikrobieller Markersubstanzen

Abstract

Im Verbundprojekt „Fast Meat Control (FMC)“ wurde im Teilvorhaben am ISAS eine Plasma-Ionisierung für die Ionenmobilitätsspektrometrie (IMS) zur schnellen Detektion mikrobieller Markersubstanzen in der Geflügelfleischkette entwickelt. Zunächst wurden Kontaminationsquellen im Schlachtprozess analysiert und geeignete Probenmatrizen identifiziert. Anschließend erfolgten Methodenetablierung und Validierung am Plasma-GC-IMS sowie ergänzend per Gaschromatographie (GC)-MS mit relevanten Referenzmetaboliten (u. a. Propionsäure, 2-Butanon, 1-Octanol, 1-Decanol). Die Kopplung eines Thermodesorptionschips (TDC) ermöglichte Probenaufkonzentration, Matrixtrennung und zeitaufgelöste Messungen. Der Machbarkeitsnachweis gelang an realen Proben (Hähnchen), inklusive Differenzierung zwischen unbelasteten und gezielt mit Salmonella kontaminierten Proben anhand der Signaturen der flüchtigen organischen Verbindungen (engl.: VOC). Eine PCA-/Clusteranalyse zeigte eine klare Trennung der Probenklassen. Der Laboraufbau wurde in ein kommerzielles IMS integriert; eine keramikbasierte Plasmaquelle erlaubt perspektivisch einen gasfreien, mobilen Betrieb. Das Teilvorhaben liefert damit die Grundlage für einen schnellen, vor-Ort-fähigen mikrobiologischen Nachweis zur Qualitätssicherung in Schlachthöfen. In the joint project ‘Fast Meat Control (FMC)’, a sub-project at ISAS developed plasma ionisation for ion mobility spectrometry (IMS) for the rapid detection of microbial marker substances in the poultry meat chain. First, sources of contamination in the slaughtering process were analysed and suitable sample matrices identified. This was followed by method establishment and validation using plasma GC-IMS and, additionally, gas chromatography (GC)-MS with relevant reference metabolites (including propionic acid, 2-butanone, 1-octanol, 1-decanol). The coupling of a thermodesorption chip (TDC) enabled sample concentration, matrix separation and time-resolved measurements. Feasibility was demonstrated using real samples (chicken), including differentiation between uncontaminated samples and samples specifically contaminated with Salmonella based on the signatures of volatile organic compounds (VOCs). A PCA/cluster analysis showed a clear separation of the sample classes. The laboratory setup was integrated into a commercial IMS; a ceramic-based plasma source allows for gas-free, mobile operation in the future. The sub-project thus provides the basis for rapid, on-site microbiological detection for quality assurance in slaughterhouses.