Hitzeinaktivierung

Hitzeinaktivierung bezeichnet den Prozess, biologische Materialien durch Wärmeeinwirkung so zu behandeln, dass deren Lebensfähigkeit oder Funktionsfähigkeit reduziert oder vollständig zerstört wird. Ziel ist es, Mikroorganismen, Viren oder Enzyme zu inaktivieren. Die Methode findet Anwendung in der Lebensmittelindustrie (z. B. Pasteurisierung), in der Labormedizin, der Biotechnologie und Forschung.

Der Mechanismus beruht vor allem auf Denaturierung von Proteinen, Störung von Membranen und Unterbrechung zellulärer Prozesse. Die Wirksamkeit hängt von Temperatur und Behandlungsdauer ab und wird zusätzlich von der Matrix beeinflusst (pH-Wert, Salzgehalt, Fett- und Proteingehalt). Unterschiedliche Erreger zeigen unterschiedliche Hitzeempfindlichkeiten; envelopte Viren sind oft hitzeempfindlicher als nicht envelopte Viren oder Bakteriensporen.

Zur Charakterisierung werden Konzepte wie D-Wert (Zeit bis zur 90 %-Inaktivierung bei konstanter Temperatur) und Z-Wert (Temperaturänderung, die die D-Wert-Veränderung um eine bestimmte Größe bewirkt) verwendet. Typische Temperaturbereiche reichen von moderater Hitze (etwa 60–75 °C) bis zu Hochtemperaturprozessen (135–140 °C für kurze Zeit, UHT) oder Autoklavieren (121 °C unter Druck).

Anwendungsbeispiele umfassen die Pasteurisierung von Milch (63–65 °C für 30 Minuten oder HTST bei 72 °C für 15 s), Ultrahocherhitzung (UHT) und die Hitzeinaktivierung bestimmter Serumkomponenten (z. B. 56 °C für 30 Minuten zur Deaktivierung des Komplements) in der Labormedizin. In der Mikrobiologie wird Hitzeinaktivierung auch genutzt, um Proben sicher handhaben zu können.

Zu den Grenzen gehören Veränderung von Geschmack, Textur oder Funktionsfähigkeit von Proteinen bei Hitze; manche Toxine bleiben hitzeresistent. Vollständige Sterilität erfordert oft zusätzliche Verfahren wie Filtration oder chemische Desinfektion oder kombinierte Behandlungen.