Holz-Zentralblatt Nr. 147 vom 8. Dezember 2000

Antibakterielle Eigenschaften von Holz beachtenswert.

Antibakterielle Eigenschaften von Holz beachtenswert Große Meinungsverschiedenheiten und Informationsdefizite über den Status von Holz in hygienisch sensiblen Einsatzgebieten Von Annett Schönwälder, Rolf Kehr, Alfred Wulf und Kornelia Smalla, Braunschweig Holzprodukte haben in den letzten Jahrzehnten in Bereichen Marktanteile gegenüber anderen Materialien, insbesondere Kunststoffen verloren, wo ein besonderes Augenmerk auf Sauberkeit, Keimfreiheit, keimhemmende Wirkung, Keimabtötung gelegt wird. Ursache sind zum einen gestiegene Anforderungen an die Hygiene und daraus abgeleitete Verordnungen und Richtlinien, die die Holzverwendung in sensiblen Bereichen einschränken, andererseits aber auch in Vergessenheit geratenes Wissen über spezielle Holzeigenschaften, wie z. B. die keimhemmende Wirkung von Holzinhaltsstoffen der Kiefer, Eiche oder Lärche. Für Kiefernholz als natürlicher antibakterieller Rohstoff mit stark keimreduzierenden Eigenschaften sind in Zukunft völlig neue Einsatzgebiete denkbar.

Im Rahmen eines Großversuchs wird derzeit ermittelt, ob die antibakterielle Wirkung von Holz für Transportpaletten im Lebensmittelbereich etabliert werden kann. Von der Firma Gustav Wilms Holzverpackungen, Bad Essen-Barkhausen, wurden Holz-Hygienepaletten aus Kiefernkernholz entwickelt. Diese werden derzeit geprüft und in verschiedenen Lebensmittel produzierenden Betrieben eingesetzt und dabei mikrobiologisch überwacht. Der Großversuch wird vom Deutschen Institut für Lebensmitteltechnik, Quakenbrück, koordiniert.

Bei der Beurteilung des Hygienestatus von Holz gibt es große Meinungsverschiedenheiten und Informationsdefizite. Ein Projekt, das an der Biologischen Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft (Braunschweig) durchgeführt wurde, hatte daher zum Ziel, die hygienischen Eigenschaften verschiedener mitteleuropäischer Holzarten mit mikrobiologischen und molekularbiologischen Methoden näher zu untersuchen. Die Versuche sollten zunächst grundlegende Wirkmechanismen zwischen Holz und Bakterien aufklären und aufzeigen, welche Wechselwirkungen zwischen Holz und Bakterien stattfinden und ob eine antibakterielle Wirkung von Holz nachzuweisen ist.

Bisherige Beurteilungen des Hygienestatus von Holz

Holz ist ein traditionsreiches Material, dessen Verwendung bei der Zubereitung, Verpackung und dem Transport von Lebensmitteln vielseitig und selbstverständlich war (Schulz, 1995).

Der Hygienestatus von Holz ist dabei nach wie vor umstritten, denn gerade in den letzten Jahrzehnten wurden zunehmend hygienische Vorbehalte vor allem bei der Verwendung von hölzernen Schneidunterlagen laut. In einer Vielzahl von wissenschaftlichen Publikationen wurden schlechte hygienische Eigenschaften von Holz nachgewiesen (Rödel et al., 1994; Borneff et al., 1988a und 1988b; Gilbert und Watson, 1971; Kampelmacher et al., 1971; Grossklaus und Levetzow, 1967; Kelch und Palm, 1958, denn alle diese Studien in verschiedenen Bereichen der Fleisch- und Geflügelverarbeitung und der Lebensmittelzubereitung kamen letztendlich zu denselben Ergebnissen: Der Keimgehalt auf Holzflächen war stets höher als der Keimgehalt auf Metall- und Kunststoffflächen. Zudem ließ sich Holz schwerer desinfizieren und reinigen als die Metall- und Kunststoffmaterialien. Ein Verzicht auf das unhygienische Material Holz im Lebensmittelbereich schien nach diesen Untersuchungen gerechtfertigt und wurde durch Verankerung in Verordnungen und Richtlinien in die Praxis umgesetzt (Rödel et al., 1994). Aufgrund dieser Entwicklung wurde der Einsatz von Holz in der Lebensmittelproduktion konsequent reduziert und die Verwendung von Holz als Grundmaterial für Bedarfsgegenstände in mikrobiologisch sensiblen Bereichen durch den steigenden Einsatz von Kunststoffen zurückgedrängt.

Physikalische und chemische Erklärungsansätze

Eine im Februar 1993 veröffentlichte Studie vom Food Research Institute in Wisconsin (USA) vergleicht Brettchen aus Holz und Kunststoff und kommt dagegen zu dem überraschenden Ergebnis, dass Holz wesentlich bessere hygienische Eigenschaften als Kunststoff besitzt. Die gewonnenen Ergebnisse waren dabei tendenziell unabhängig von der Keimart, der Holzart und dem Gebrauchszustand der Brettchen (Ak et al.1994a und 1994b). Diese Studie wurde vor allem im deutschsprachigen Raum mit großer Skepsis zur Kenntnis genommen. Rödel et al. haben 1994 eigene Untersuchungen durchgeführt, um die in der amerikanischen Studie aufgestellten Behauptungen zu prüfen und gegebenenfalls zu relativieren. Obwohl die Ausführungen von Rödel et al. die amerikanische Studie nicht in gleichem Maße bestätigen, kamen die Autoren doch nicht umhin zuzugeben, dass von bestimmten Hölzern, in dieser Untersuchung von Eichenholz, eine keimhemmende Wirkung ausgeht, die unter geeigneten Bedingungen eine beträchtliche Keimzahlreduktion zur Folge hat.

Es wird vermutet, dass die Keimhemmung und die Abnahme der Bakterienzahl auf Holzoberflächen auf eine antibakterielle Wirkung, die von Holz ausgeht, zurückzuführen ist. Bei der Analyse der antibakteriellen Wirkung von Holz stehen physikalische und chemische Erklärungsansätze nebeneinander. Zum einen könnte das poröse und hygroskope Material Holz den Bakterien das für ihre Lebensfähigkeit und Vermehrung benötigte Wasser entziehen und diese somit abtöten. (Schulz, 1995; Kampelmacher et al., 1971). Zum anderen wird Holzinhaltstoffen (Polyphenolen) eine antibakterielle Wirkung zugesprochen (Bayer, 1997; Müller et al., 1995; Scalbert, 1991; Schrägle und Müller, 1990; Field et al., 1989; Laks und McKaig, 1988; Biswas et al., 1981; Willaman, 1955).

Bisher nur wenige Holzarten getestet

Bis jetzt wurden jedoch nur sehr wenige Hölzer konkret auf ihre hygienischen Eigenschaften hin untersucht und die Palette der für eine Verwendung in Frage kommenden und verfügbaren Hölzer ist längst nicht ausgetestet worden. Auffallend ist, dass in allen Veröffentlichungen nur unzureichend auf die Holzeigenschaften eingegangen wird. Angaben über Herkunft des Materials, Holzart, Holzalter, Vorbehandlung des Holzes, Versuchsbedingungen und Aufbereitung des Holzes für die Versuche werden von den Autoren, wenn überhaupt, nur in unzureichender Weise gemacht (Schulz, 1995).

Somit lassen die bisher durchgeführten Untersuchungen noch viele Fragen offen. Viele Studien, vor allem aus dem deutschsprachigen Raum, unterstützen weiterhin die These, dass Holz unhygienisch und schwer zu reinigen ist, andere Veröffentlichungen widersprechen ihr. Weitere Untersuchungen auf dem Gebiet sind also erforderlich. Die nachfolgend vorgestellte Arbeit trägt dem Informationsbedarf auf diesem Gebiet Rechnung.

Untersuchungsmethoden

Bei den Versuchen wurde mit kleinen Holzfraktionen (Sägespäne) und kompakten Holzflächen (Brettchen) gearbeitet. Um die Interaktionen zwischen Bakterien und Holz näher zu charakterisieren, wurde Kiefern-, Fichten-, Lärchen-, Ahorn-, Buchen-, Eichen- und Pappelholz und ein Kunststoff (Polyethylen) als Referenzmaterial mit hygienisch bedeutsamen Testkeimen (Escherichia coli pIE639 (Pukall et al., 1996; Smalla et al., 1993), Enterococcus faecium (Klare et al. 1995), Bakterien aus Hühnergülle) in Kontakt gebracht und beimpft. Das Verhalten der Testkeime (Keime ist im Folgenden mit Bakterien gleichzusetzen) auf den Materialien wurde mit mikrobiologischen Methoden (Kultivierung der Bakterien auf entsprechenden Nährmedien) und molekularbiologischen Methoden (Beobachtung der Bakterien unabhängig von der Kultivierung auf DNA-Ebene) bei verschiedenen Versuchsbedingungen verfolgt.

Verhalten von Bakterien auf Holzspänen

Die Bakterien hatten auf den getesteten Hölzern Kiefer, Fichte, Lärche, Ahorn, Buche, Eiche und Pappel ganz unterschiedliche Überlebensraten. Bei gleicher Ausgangskeimbelastung pro Gramm Holz und gleicher Holzfeuchte nahm die Anzahl der lebensfähigen Bakterien auf Kiefernholz mit Abstand am schnellsten ab. Auch auf Eichen-, Lärchen, Fichtenholz kam es zu einer Keimzahlreduktion, aber besonders auf Ahorn-, Pappel-, und Buchenholz überlebten die Keime wesentlich länger. Auf den Kunststoffspänen war kaum ein Rückgang der Bakterien zu beobachten (vgl. Abb.1). Die Zahl lebensfähiger Bakterien auf dem Kunststoffmaterial blieb über den gesamten Versuchszeitraum fast unverändert hoch und war mit dem Verhalten der Bakterien auf Buchen-, Ahorn- und Pappelholz vergleichbar. Untersuchungen auf DNA-Ebene bestätigten, dass die Testkeime in Wechselwirkung mit dem Holz wirklich abgetötet wurden.

Unter Berücksichtigung einer natürlichen Schwankungsbreite der antibakteriellen Wirkung konnte für Kiefernholz eine Keimreduktionskapazität ermittelt werden. Demzufolge wurden durchschnittlich 5×108 bis 1×109 Keime Escherichia coli pIE639 bzw. 5×106 bis 1×107 Keime Enterococcus faecium pro Gramm Kiefernholz innerhalb von 24 h vollständig abgetötet.

Die gewonnenen Ergebnisse sind dazu geeignet, die Hypothese, dass von Holz eine antibakterielle Wirkung ausgeht, zu unterstützen. Diese Eigenschaft ist aber nicht bei allen Hölzern ausgeprägt. Besonders ein Vertreter der Familie der Pinaceae, der Kiefern, zeigte deutlich antibakterielle Eigenschaften. Auch Eichen- und Lärchenholz konnte unter geeigneten Bedingungen eine keimhemmende Wirkung zugesprochen werden.

Das Überleben der Testkeime war abhängig von der Holzart, der Holzfeuchte, der Keimdichte, der Keimart und der Umgebungstemperatur (Schönwälder, 1999).

Verhalten von Bakterien auf Holzflächen

Die Ergebnisse, die in den Untersuchungen zu den Wechselwirkungen zwischen Bakterien und Holzfraktionen gewonnen wurden (Schönwälder, 1999), waren tendenziell auf das Verhalten von Bakterien auf kompakten Flächen übertragbar. Auch hier war das Überleben der Keime von der Holz- bzw. Materialart, der Keimdichte und der Keimart abhängig. Die antibakterielle Wirkung von Kiefernholz auf die Testkeime konnte bestätigt werden. Die Testkeime hatten auf Kiefernholz wiederum die geringsten Überlebenschancen im Vergleich zu anderen Holzarten (Fichte, Pappel, Buche) und Kunststoff.

In der Literatur wird häufig davon gesprochen, dass eventuell detektierte Keimzahlreduktionen auf der Holzoberfläche nur auf eine Verlagerung der lebensfähigen Keime in tiefere Holzschichten zurückzuführen sind und dass sich die Keime dort akkumulieren und lebensfähig bleiben (Rödel, 1994; Kampelmacher, 1971). Eigene Versuche zu dieser Thematik zeigten deutlich, dass ein Keimtransport entsprechend den Gesetzmäßigkeiten von Absorption und Diffusion in tiefere Holzschichten stattfindet. Auf Buchen- und Pappelholzflächen lagerten sich die Keime dicht unter der Oberfläche ab und wurden nicht sehr weit in das Holz transportiert. Die Keime blieben dort über einen längeren Zeitraum intakt und lebensfähig. Dagegen lag Kiefernholz bereits nach kurzer Zeit, in Abhängigkeit von der Keimbelastung, gleichermaßen an der Oberfläche und auch im Holzinnern keimfrei vor. Es konnten keine lebensfähigen Bakterien in tieferen Holzschichten nachgewiesen werden. Der Keimabbau an der Oberfläche korrelierte mit der Abnahme der Keimzahl im Holzinneren.

Die hygienischen Eigenschaften des Holzes und die Reduktion der Bakterien auf der Oberfläche waren stark von der Absorptionsfähigkeit (Flüssigkeitsaufnahmevermögen) des Materials abhängig. Um die Absorptionsfähigkeit der Holzmaterialien zu verbessern und zu standardisieren wurde von der Firma Gustav Wilms Holzverpackungen ein spezielles Wasch- und Trocknungsverfahren (K3) für Holz entwickelt. Die Holzbehandlung nach diesem Verfahren vor dem Beimpfen des Holzes mit Testkeimen trug wesentlich zur Verbesserung der Keimreduktion auf allen Holzoberflächen bei und die Abnahme der Keimzahl verlief signifikant beschleunigt im Vergleich zum unbehandelten Ausgangsmaterial. Denn je besser die Aufnahme von Flüssigkeiten und Suspensionen in das Material ist, desto eher ist die Oberfläche frei von Keimen, um so schneller werden die Bakterien in das Holz transportiert und desto eher setzt die Keimreduktion ein (vgl. Abbildung 2).

Um Praxisbedingungen zu simulieren, wurde Kiefernholz vor der Beimpfung mit Substanzen beaufschlagt, mit denen die Materialien im Lebensmittelbereich in Kontakt kommen, z.B. mit Fleischsaft, Fleisch-Fettgemischen, Gemüsesäften und verschiedenen Milchprodukten. Diese Materialbelastung hatte eine deutliche Verlangsamung der Keimzahlreduktion zur Folge, verstopfte teilweise die Holzporen und verhinderte somit ein Eindringen der anschließend aufgetragenen Bakteriensuspension in tiefere Holzschichten. Dennoch lag der Keimgehalt des Kiefernholzes mit Materialbelastung nach 24 h weit unter dem Keimgehalt einer Kunststofffläche.

Kunststoff dagegen war undurchlässig für Flüssigkeiten oder beispielsweise Bakteriensuspensionen. Somit sammelten sich die Bakterien vollständig auf der Kunststoffoberfläche und wurden durch den einsetzenden Trocknungsprozess darauf fixiert. Die Bakterien blieben über einen langen Zeitraum auf der Kunststoffoberfläche lebensfähig. Die Kunststoffflächen konnten nur durch die Anwendung von Reinigungs- oder Desinfektionsmitteln zuverlässig dekontaminiert werden.

Ursachen für die antibakterielle Wirkung

Die Versuche haben gezeigt, dass neben der hygroskopen Wirkung des Holzes auch Holzinhaltsstoffe für die Keimzahlreduktion verantwortlich sind, denn besonders extraktstoffreiche Hölzer wie Kiefer, Eiche und Lärche (Lange et al. 1989; Kubel et al., 1988; Laks und McKaig, 1988; Dix und Marutzky, 1987; Fengel und Grosser, 1975) weisen auch antibakterielle Eigenschaften auf. Die in den ersten 24 h nachzuweisende Abnahme der Keimzahl auf allen Hölzern und auf Kunststoff ist auf den stattfindenden Trocknungsprozess und den damit einhergehenden Wasserentzug zurückzuführen. Der Trocknungsprozess wird durch die Porösität und die hygroskopen Eigenschaften von Holz besonders gefördert. Danach bleibt der Titer der lebensfähigen Bakterien auf extraktstoffärmeren Hölzern wie Pappel, Ahorn, Buche und auf Kunststoff auf ähnlichem, konstant hohem Niveau über einen langen Zeitraum erhalten. Im Vergleich dazu schreitet die Keimzahlreduktion auf Kiefern-, Eichen- und Lärchenholz wesentlich schneller voran, da auf diesen Hölzern infolge einer Interaktion mit Holzinhaltsstoffen die Bakterien abgetötet werden (Abbildung 3).

Art der Holzinhaltsstoffe wichtiger als die Konzentration

Ein weiterer Hinweis für die Beteiligung von Holzinhaltsstoffen an der nachgewiesenen Keimzahlabnahme ist, das die Effizienz der Abtötung der Keime mit dem Gehalt an Holzinhaltsstoffen steigt. So nahm die Keimzahl auf Kiefernkernholz schneller ab, als auf Kiefernholz, welches aus dem Splintbereich stammte (Alkohol-Benzol-Extrakte nach Fengel und Grosser, 1975: Kiefer-Kern: 5,88%; Kiefer-Splint: 3,47%). Für wirkungsvolle antibakterielle Eigenschaften zeichnet jedoch nicht nur der Gehalt an Holzinhaltstoffen, sonder vielmehr die Art der Holzinhaltsstoffe verantwortlich. Im Versuchsverlauf ist es gelungen, Holzinhaltsstoffe aus den Hölzern zu extrahieren und ihre direkte Wirkung auf die eingesetzten Testkeime nachzuweisen.

Antibakterielle Wirkung von Kiefernholz

Um die antibakterielle Wirkung von Holz besser einschätzen zu können, wurden Versuche zur Charakterisierung der antibakteriellen Wirkung von Holz mit Kiefernholz durchgeführt, da dieses Holz in allen Vorversuchen stets die besten antibakteriellen Eigenschaften aufwies. Als Referenzmaterial sind Späne aus Kunststoff (Polyethylen) verwendet worden. Die Späne wurden mit dem Testkeim Escherichia coli pIE639 bzw. mit Bakterien aus Hühnergülle unter Variation der Testbedingungen beimpft. Das Verhalten und Überleben der Bakterien wurde mit mikrobiologischen Methoden verfolgt.

Temperatur

Das Überleben der Testkeime auf den verschiedenen Hölzern ist von der Umgebungstemperatur abhängig. Die Abnahme des Bakterientiters korrelierte mit der Höhe der Umgebungstemperatur. Die Keime starben bei 37C auf Holz- und Kunststoffmaterialien schneller ab als bei niedrigeren Temperaturen (20C, 4C). Dabei ging die Keimreduktion auf Kiefernholz signifikant schneller vonstatten als auf dem Kunststoffmaterial.

Holzfeuchte

Die Lebensfähigkeit der Bakterien war vom zur Verfügung stehenden Wasser abhängig. Je mehr Wasser den Bakterien zur Verfügung stand, d.h. je feuchter das Holz war, desto länger überlebten die Testkeime darauf.

Bakteriendichte

Je höher die Keimdichte (Konzentration der Bakterien) auf dem Holz war, desto länger waren lebensfähige Bakterien auf dem Holz nachzuweisen. Es ist anzunehmen, dass die Menge der vom Holz absorbierbaren Bakterien limitiert ist. Bei höheren Keimbelastungen ist eine Verlangsamung in der Abnahme der Keimzahl zu erwarten. Durch eine sehr hohe Konzentration an Bakterien kommt es wahrscheinlich zu einer Übereinanderschichtung der Bakterien im Holz, so dass nur ein Teil der Bakterien unmittelbar an den antibakteriellen Wirkort gelangt.

Bakterienart

Grampositive Bakterien überlebten länger als gramnegative Bakterien auf dem Holz.

Holzalter

Die antibakterielle Wirkung war vom Holzalter abhängig, machte sich aber erst bei höheren Keimdichten (ab 1×109 Keimen pro Gramm Holz) signifikant bemerkbar.

Wiederholter Keimeintrag

Auch bei wiederholt auftretenden „Kontaminationen“ hat Kiefernholz seine gute keimreduzierende Wirkung auf die Testkeime unter Beweis gestellt. Die antibakterielle Aktivität von Kiefernholz blieb auch nach zehn wiederholten Beimpfungen des gleichen Ausgangsmaterials mit den Testkeimen unverändert erhalten. Dagegen kam es auf dem Kunststoffmaterial zu einer Akkumulation von lebensfähigen Bakterien bei wiederholt auftretenden „Kontaminationen“.

Praxisrelevanz der Ergebnisse

Ein erster Prototyp der Holz-Hygiene-Paletten der Firma Gustav Wilms wurde in einem Vorversuch in einem Betrieb Fleischproduktionsbetrieb im Raum Osnabrück getestet. Es konnten diesbezüglich vielversprechende Ergebnisse ermittelt werden. Innerhalb eines vierwöchigen Versuches durchliefen die Paletten aus Kiefernkernholz den Produktionsprozess ohne Zwischenreinigung. Dagegen wurden die Kunststoffpaletten turnusmäßig mit praxisüblichen Methoden zwischengereinigt.

Im Praxistest wiesen die Holzpaletten aus Kiefernkernholz auch bei Materialbelastung durch Fett- und Eiweißabrieb bessere hygienische Eigenschaften als parallel dazu getestete Kunststoffpaletten auf. Die Keimbelastung auf den Holzpaletten war besonders auf der Oberfläche und im Seitenbereich deutlich geringer als bei vergleichbaren Flächen der Kunststoffpaletten. Während einer mehrtägigen Lagerung ohne zusätzliche Keimeinwirkung wurde die Keimzahl auf den Holzpaletten aus Kiefernkernholz deutlich reduziert. Nach fünf Tagen konnten beispielsweise keine Enterobacteriaceae, Vertreter aus der Gruppe der Hygienekeime, mehr auf den Holzpaletten nachgewiesen werden. Dagegen war die Gesamtkeimzahl und insbesondere die Anzahl gerade dieser Hygienekeime auf den Kunststoffpaletten unverändert hoch.

Kunststoffpaletten wiesen in kürzester Zeit sehr hohe Keimbelastungen auf, wenn diese nicht regelmäßig und effektiv gereinigt wurden. Bakterien aus vielen verschiedenen Gruppen waren in der Lage, sehr lange Zeitabschnitte auf dem Kunststoff zu überleben. Auf den Kiefernkernholz-Paletten setzte dagegen bei Keimeinwirkung sofort ein „Selbstreinigungseffekt“ ein, bei dem die auftreffenden Keime durch die hygroskopische Wirkung des Holzes und durch Interaktion mit den entsprechenden Holzinhaltsstoffen teilweise abgetötet wurden. Also haben die Holz-Hygiene-Paletten besonders bei längeren Standzeiten oder in Bereichen, in denen eine sofortige Reinigung nicht möglich ist, deutliche Vorteile gegenüber Kunststoffpaletten.

Diese Ergebnisse widersprechen anderen Studien deutlich, die Holzpaletten stets schlechte hygienische Eigenschaften bescheinigt haben (Klaassen, 1998; Klaasen 1996). Herkömmliche Holzpaletten werden aus unterschiedlichen Hölzern, zumeist Pappel, Birke, Fichte und Erle gefertigt, also aus Hölzern, welche die Lebensfähigkeit von Bakterien kaum beeinflussen. Die Fußblöcke bestehen teilweise nur aus leimgebundenen Pressformteilen. So ist auch das bisher ausgesprochen schlechte Abschneiden der Holzpaletten bei Hygienetests zu erklären.

Durch eine bewusste Holzauswahl und eine sachgemäße Handhabung war es möglich, den hygienischen Zustand und die hygienischen Eigenschaften von Holzpaletten gezielt zu verbessern.

Holz und Hygiene - zwei unvereinbare Aspekte?

Es stellte sich heraus, dass die hygienischen Eigenschaften der Hölzer nicht universell eingeschätzt werden können, sondern differenziert beurteilt werden müssen (Schönwälder, 1999). Die einzelnen Holzarten verhalten sich im Kontakt mit Bakterien sehr unterschiedlich. Bakterien können beispielsweise auf Ahorn-, Buchen-, Pappel- und Fichtenholz lange Zeit unbeschadet überleben. Dagegen werden Bakterien im Kontakt mit Kiefern-, Eichen- und z. T. auch Lärchenholz mehr oder weniger effizient abgetötet.

Besonders für Kiefern- und Kiefernkernholz konnten eine antibakterielle Wirkung und gute hygienische Eigenschaften deutlich nachgewiesen werden. Es konnte weiterhin gezeigt werden, dass ausgewählte Hölzer, vor allem die Kiefer, unter bestimmten Bedingungen wesentlich bessere hygienische Eigenschaften als Kunststoff besitzen. Kiefernholz stellte sich als ein natürlicher Rohstoff mit antibakteriellen Eigenschaften heraus, der in der Lage ist, aufgebrachte Bakterien durch die dem Material eigene Hygroskopizität und unter Mitwirkung von holzeigenen Wirkstoffen abzutöten und sich bezüglich seines hygienischen Zustandes selbst zu regenerieren. Der hygienische Status von Kunststoff ließ sich dagegen nur durch intensive Reinigungsprozesse wiederherstellen.

Richtlinien prüfen

Die Ergebnisse der Studie lassen eine Überprüfung der bestehenden Richtlinien zum Einsatz von Holzprodukten im Lebensmittelbereich sinnvoll erscheinen. Geprüft werden sollte, ob die antibakterielle Wirkung von Holz genutzt werden kann, um neuartige Holzprodukte mit keimreduzierenden Eigenschaften (z. B. aus Kiefernholz) für den Einsatz im Lebensmittelbereich zu etablieren.

Holz wurde bisher zu Unrecht als unhygienischer Werk- und Rohstoff verurteilt. Durch eine bewusste Holzauswahl und bei sachgemäßer Handhabung können Holzprodukte durchaus zur Verbesserung der hygienischen Situation in vielen Bereichen beitragen. Die Firma Gustav Wilms Holzverpackungen hat mit dem von ihr entwickelten Wasch- und Trocknungsverfahren gezeigt, dass es möglich ist, antibakterielle und hygienische Holzeigenschaften günstig zu beeinflussen und verfahrenstechnisch zu unterstützen.

Für Kiefernholz als natürlicher antibakterieller Rohstoff mit stark keimreduzierenden Eigenschaften sind in Zukunft neben der Verwendung in traditionellen Bereichen für Transportbehältnisse für Lebensmittel oder Verpackungen für Rauch- und Wurstwaren auch völlig neue Einsatzgebiete denkbar, wie z.B. die Nutzung als Einstreu in der Massentierhaltung zur Reduzierung von Euterentzündungen bei Kühen, für eine hygienische Kleintierhaltung aber auch als hygieneförderndes Material im Sanitärbereich.

Literatur

Ein Literaturverzeichnis kann bei den Autoren des Beitrags angefordert werden.

Fußnote

*Dipl.-Ing. Annett Schönwälder und Dr. Kornelia Smalla sind Mitarbeiter am Institut für Pflanzenvirologie, Mikrobiologie und biologische Sicherheit, Prof. Dr. Alfred Wulf und Dr. Rolf Kehr Mitarbeiter des Instituts für Pflanzenschutz im Forst an der Biologischen Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft, Braunschweig.

Bildunterschriften

Abbildung 1: Vergleich des Überlebens von E.coli pIE639 nach 24 h auf Kunststoff (links) und Kiefernspänen (rechts), Inokulum = 1×109 cfu/g, RT=21C, rel.Luftfeuchte=55%


Abbildung 2: Bestimmung des Oberflächenkeimgehaltes auf verschiedenen Materialien nach Beimpfung mit E.coli pIE639 (1×106 KBE/cm²) mittels Abklatschproben, T=21C, rel. Luftfeuchte=50 %
Abbildung 3: Bestimmung des Keimgehaltes von Holz- und Kunststoffspänen nach Beimpfung mit E.coli pIE639 (5×109 KBE/g), T=21C, rel. Luftfeuchte=55 %

Die Hygieneholzpalette entspricht in ihren Abmessungen, Belastbarkeit und Eigenschaften den bekannten Euro-Flachpaletten. Da die Euro-Kennzeichnung an den Eckklötzen fehlt, wird sie nicht als Pfand- oder Tauschpalette im allgemeinen Logistik-System akzeptiert. Eine artfremde Verwendung der Paletten, insbesondere ein Transport mit anderen Gütern oder Chemikalien und der Verwendung im „allgemeinen gemischten Warenverkehr“ wird damit ausgeschlossen.

Hygieneholzpaletten sind durch Plaketten an den vier Mittelklötzen gekennzeichnet.