Kaltplasma-Behandlung als Methode zur Pasteurisierung von Kuhmilch bei voller Erhaltung des Nährwerts sowie toxikologischer und mikrobiologischer Sicherheit

Warum ein Umdenken bei der Milchsicherheit wichtig ist

Milch ist für viele Menschen ein tägliches Grundnahrungsmittel und wird wegen ihres Eiweiß-, Vitamin- und Mineralstoffgehalts geschätzt. Üblicherweise wird Milch aber durch Erhitzen sicher gemacht, was unbemerkt einige dieser Nährstoffe schwächen kann. Diese Studie untersucht eine vielversprechende Alternative: den Einsatz von „kaltem“ Plasma — einem energiereichen Gas bei annähernd Raumtemperatur — zur Desinfektion von Kuhmilch. Die Forscher stellen eine einfache, aber wichtige Frage: Kann man Milch vor Keimen schützen, ohne ihren Nährwert zu opfern oder ihren Charakter zu verändern?

Eine neue Methode zur Reinigung von Milch

In der Studie wurde frische Kuhmilch aufgeteilt und auf drei verschiedene Arten behandelt. Ein Teil wurde pasteurisiert, ein anderer bei höherer Temperatur sterilisiert, und mehrere Proben wurden mit Kaltplasma behandelt, das entweder aus Luft oder aus Stickstoffgas erzeugt wurde. Im Gegensatz zu Wärmebehandlungen blieb die Milch beim Plasmaprozess unter Körpertemperatur, sodass die Flüssigkeit nie kochte oder auch nur warm wurde. Das Team untersuchte dann jede Milchprobe aus mehreren Blickwinkeln: wie viele Mikroben überlebten, ob sie in Tierversuchen sicher blieb, wie viele Vitamine und Mineralstoffe erhalten blieben und ob sich Aussehen und physikalisches Verhalten änderten.

Sicherheitstest mit kleinen Fischen

Um versteckte Toxizität zu prüfen, nutzten die Wissenschaftler Larven des Zebrafisches, eines kleinen, transparenten Fisches, der in der medizinischen und Umweltforschung weit verbreitet ist. Diese Larven wurden knapp einen Tag lang verdünnten Proben jeder Milchart ausgesetzt. Sterilisierte Milch und in geringerem Maße pasteurisierte Milch führten bei bestimmten Konzentrationen zu hohen Sterberaten der Fische, was darauf hindeutet, dass hohe Temperaturen schädliche Nebenprodukte erzeugen oder schützende Komponenten entfernen können. Im Gegensatz dazu erzielte mit Kaltplasma behandelte Milch generell höhere Überlebensraten, besonders wenn Stickstoff zur Plasmagenerierung verwendet wurde. Dies deutet darauf hin, dass Kaltplasma eine schonendere Methode ist, die viele der schädlichen Nebenwirkungen intensiver Hitze vermeidet.

Keime reduzieren, Nährstoffe erhalten

Natürlich muss jeder Ersatz für die Pasteurisierung mikrobiell wirksam sein. Die Forscher zählten in allen Proben übliche Bakterien, Hefen und Schimmelpilze. Wie erwartet eliminierten Pasteurisierung und Sterilisation nachweisbare Mikroorganismen vollständig. Kaltplasma erreichte keine absoluten Nullzahlen, aber längere Behandlungen von 10 bis 20 Minuten reduzierten Bakterien- und Pilzwerte genug, um die lebensmittelrechtlichen Sicherheitsanforderungen zu erfüllen. Entscheidend ist, dass plasma-behandelte Milch einen deutlich größeren Teil ihres ursprünglichen Nährprofils behielt. B-Vitamine, besonders hitzeempfindliche wie B1 und B12, sowie Mineralstoffe wie Kalzium, Zink und Selen fielen nach der Sterilisation deutlich ab. Im Vergleich dazu zeigte mit stickstoffbasiertem Kaltplasma für 10 Minuten behandelte Milch Vitaminverluste von maximal etwa 10–11 % und sogar leicht höhere Mineralstoffgehalte, wahrscheinlich weil Wasserverlust die gelösten Mineralien konzentrierte. Natürliche, pflanzlich vorkommende Verbindungen wie Polyphenole überstanden kurze Plasmabehandlungen besser als längeres Erhitzen.

Wie die Milch selbst zusammenhält

Über Sicherheit und Nährstoffe hinaus betrachtete das Team, wie gut die Milch stabil blieb und wie sie sich präsentierte. Sie verfolgten die Stabilität über mehrere Tage, prüften Säuregrad und elektrische Leitfähigkeit, maßen Tropfengröße und analysierten Farbe. Unbehandelte frische Milch war tatsächlich am wenigsten stabil und zeigte ein höheres Neigen zu Verklumpung oder Phasentrennung. Sowohl Wärme- als auch Plasmabehandlungen verbesserten die Stabilität, vermutlich durch subtile Veränderungen der Proteine, die ein zusammenhängenderes Netzwerk bilden. Die Sterilisation verschob jedoch das pH stärker, erhöhte die Leitfähigkeit, vergrößerte Fetttröpfchen und verursachte eine deutliche Gelbfärbung der Milch — sichtbare Anzeichen tiefgreifender chemischer Veränderungen. Plasma-behandelte Milch zeigte selbst nach bis zu 20 Minuten nur geringe Verschiebungen in Säure und Farbe, und die Tropfengrößen blieben nahe denen frischer Milch, was darauf hindeutet, dass ihre Struktur dem natürlichen Zustand viel näher blieb.

Was das für Ihr Glas Milch bedeuten könnte

Zusammengefasst deuten die Ergebnisse darauf hin, dass Kaltplasmabehandlung Milch mikrobiologisch sicher machen kann und gleichzeitig Vitamine, Mineralstoffe und physikalische Eigenschaften besser erhält als herkömmliche Hochtemperaturverfahren. Eine 10-minütige Behandlung, insbesondere mit Stickstoffgas, ergab die beste Balance aus Sicherheit, geringer Toxizität in den Zebrafischnachweisen, starker mikrobieller Kontrolle und minimalem Nährstoffverlust. Zwar sind weitere Arbeiten nötig, um Langzeiteffekte, Geschmack und die industrielle Skalierbarkeit zu überprüfen, doch weist dieser Ansatz in Richtung einer zukünftigen Milchverarbeitung, die das vertraute Aussehen und Gefühl frischer Milch bewahrt, mehr gesundheitsfördernde Komponenten schützt und dabei weniger Energie und Hitze benötigt. Mit anderen Worten: Kaltplasma könnte dazu beitragen, ein sicheres Glas Milch zu liefern, das zugleich näher an der frischen Rohmilch liegt.

Zitation: Grządka, E., Krajewska, M., Budzyńska, B. et al. Cold plasma treatment as a way to sanitize bovine milk while maintaining full nutritional value, stability, toxicological and microbiological safety. Sci Rep 16, 9482 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40450-5

Schlüsselwörter: kaltplasma milch, nichtthermische lebensmittelverarbeitung, milchsicherheit, vitaminerhalt, molkereitechnik