Clostridien in Lebensmitteln

02/2015
Clostridien in Lebensmitteln
Nachweis der Toxin-Gene von Clostridium botulinum
Clostridium-Arten kommen natürlicherweise im Erdboden und in Sedimenten von Gewässern vor und spielen hier
als Saprophyten eine bedeutende Rolle für den Stoffkreislauf in der Umwelt. Clostridium-Arten sind gram-positive, Sporen bildende, meist Sulfit reduzierende Bakterien, die sich ausschließlich im anaeroben Milieu vermehren
können. Einige Clostridium-Arten sind als Krankheitserreger von humanmedizinischer Bedeutung:
C. tetani (Tetanus), C. botulinum (Botulismus Lebensmittelvergiftung), C. perfringens (Gasbrand, Gasödem,
Lebensmittelvergiftungen) und C. difficile als Erreger der pseudomembranösen Kolitis (Entzündung des
Dickdarms).
Lebensmittelvergiftungen und Verderb durch Clostridien
Lebensmittelvergiftungen können durch C. botulinum und C. perfringens verursacht
werden. Die sehr ernste Botulismus–Erkrankung durch C. botulinum kommt sehr selten
vor, geht jedoch mit einer hohen Sterblichkeitsrate (10-50%) einher. Das durch
C. botulinum produzierte hitzelabile Botulinum-Neurotoxin (BoNT) stellt bislang jedes von
Menschen und Pflanzen hergestellte Gift in den Schatten. Es ist extrem toxisch und die
giftigste bisher bekannte natürliche Substanz. Therapeutisch wird es in der Neurologie
und in der kosmetischen Medizin eingesetzt und ist hier unter dem Handelsnamen Botox®
bekannt.
Über Lebensmittel in den Organismus aufgenommen, können die lähmend wirkenden Bakteriengifte zur Symptomatik des so genannten Botulismus führen. Diese Toxine zerstören die Schlüsselproteine der Reizleitung in den Nervenzellen. Ohne sofortige Gabe von Anti-Toxinen und
intensivmedizinischer Behandlung droht der Tod durch Atemlähmung oder Herzstillstand.
Tabelle 1: Gefährliche Clostridium botulinum Toxintypen und Risikolebensmittel
Toxintyp
Hauptsächlich betroffene Spezies
Betroffene Lebensmittel
A
Mensch, Hühner
Selbst hergestellte Konserven mit Gemüse, Obst, Fleisch, Fisch, Honig
B
Mensch, Pferde, Rinder
verarbeitete Gerichte (insbesondere Schweineprodukte)
E
Mensch,Fische, Wasservögel
Fisch- und Meeresprodukte
F
Mensch
Fleischprodukte
Gasproduzierende Clostridium -Arten können in Lebensmitteln
zu Verderbserscheinungen und erheblichen Schäden führen.
02/2015
Laboruntersuchungen von Lebensmitteln
Die Untersuchungen auf Anwesenheit oder Abwesenheit
von Clostridium botulinum ist bei gefährdeten Lebensmitteln von besonderem Interesse. Der direkte Nachweis von
Clostridium botulinum ist im Labor sehr aufwändig. Der
sichere Toxinnachweis ist nach wie vor nur im Tierversuch
möglich.
Zur Einschätzung des Risikos einer vermeintlichen Toxinbildung im Lebensmittel durch Clostridium botulinum
sind molekularbiologische Verfahren die erste Wahl.
Hiermit ist es möglich die Toxingene (bont-A, B, E, F)
von Clostridium botulinum nachzuweisen. Nach einer für
Clostridien geeigneten anaeroben kulturellen Anreicherung erfolgt die Untersuchung der Toxin-Gene mittels
real time PCR. Können diese Toxingene nicht nachgewiesen werden, so sind folglich die Lebensmittel nicht mit
Clostridium botulinum, die zur Toxinproduktion befähigt
sein könnten, belastet. Werden hingegen die Toxin-Gene
nachgewiesen, ist nicht auszuschließen, dass die vorhandenen Clostridium botulinum Bakterien unter geeigneten
Bedingungen auch tatsächlich die gefährlichen Toxine
im untersuchten Lebensmittel bilden könnten. Solche
Lebensmittel könnten bei Verzehr gesundheitsgefährlich
für den Menschen sein. Weiterführende Untersuchungen
sind dann empfehlenswert.
Säuglingsbotulismus und Honig
Eine Sonderform stellt der intestinale Botulismus bei
Kleinstkindern dar. Gut untersucht ist hier der Weg
über Honig, der häufig von Natur aus mit wenigen
Sporen (<100 /kg Honig) von C. botulinum kontaminiert sein kann. Bei Säuglingen ist die Magensäureproduktion nicht ausreichend, so dass Sporen in den
Darm gelangen können (eine so genannte Toxi-Infektion), auskeimen, sich vermehren und hier Botulinumtoxin produzieren. Das Gift wird resorbiert und gelangt
letztendlich zu den Nervenzellen. Die Säuglinge
werden zunächst schwächlich und müssen schnellstens
medizinisch behandelt werden. Ansonsten kann die
Erkrankung zum Tode führen. Erwachsene sind in der
Regel nicht gefährdet. Dank des Immunsystems und
der Magensäure haben Clostridien und deren Sporen
keine Chance in den Darm zu gelangen.
Bauchschmerzen und Durchfall
Ebenfalls eine Toxi-Infektion stellen die nahrungsmittelbedingten Erkrankungen durch Clostridium perfringens
dar. In unzureichend erhitzten Speisen, meist Fleisch
und Fleischerzeugnisse (nicht selten hitzebehandelte
Speisen, die heiß abgegeben werden), kann sich C.
perfringens rasend schnell vermehren (Verdopplungsraten von 7 Minuten sind möglich). So können sich bereits
nach kurzer Zeit mehrere Millionen C. perfringens Bakterien im Lebensmittel befinden. Werden diese Lebensmittel
verzehrt, besteht die Gefahr, dass einige C. perfringens
die Magenpassage überstehen und sich im menschlichen
Darm vermehren und Toxine bilden. Toxine vom C. perfringens Typ A verursachen heftige Bauchschmerzen und
Durchfälle. Sie zählen zu den häufigen durch Lebensmittel
verursachten Erkrankungen, die in der Regel selbst-limitierend verlaufen. Die Symptome klingen meist nach ein
bis zwei Tagen ohne Folgeschäden ab.
C. perfringens Toxin Typ C kann jedoch eine nekrotisierende Enteritis („Darmbrand“) mit hoher Sterblichkeitsrate verursachen. Der Zusammenhang mit ungenügend
gegartem Schweinefleisch, ist noch weitgehend unklar.
Abbildung 1: Intestinaler Botulismus wird durch mit Sporen kontaminierte Lebensmittel wie Honig verursacht (eine so genannte
Toxi-Infektion). Die Sporen keimen im Darm von Säuglingen aus
und produzieren dort Botulinumtoxin.
www.ladr.de
Tabelle 2: Richt- und Warnwerte von Clostridien bei Lebensmitteln
Lebensmittel
Richtwert (KBE/g) Warnwert (KBE/g)
Säuglingsnahrung auf Milchpulverbasis**
5,0x101
5,0x102
Brühwurst, Kochwurst, Kochpökelware, Stückware und Aufschnitt**
1,0x102
1,0x103
Naturdärme*
1,0x102
1,0x103
Kochprodukte, Trockensuppen, -eintöpfe, -soßen**
1,0x103
1,0x104
Hitzebehandelte verzehrfertige Speisen (z.B. Frikadelle…)***
1,0x102
1,0x103
Getreidemahlerzeugnisse**
1,0x102
1,0x103
Getrocknete Teigwaren**
1,0x103
1,0x104
Getrocknete Kräuter und Gewürze*
1,0x103
1,0x104
*=Sulfit reduzierende Clostridien; **=Sporen Sulfit reduzierender Clostridien;
***=Clostridium perfringens (Quelle: DGHM Richt- und Warnwerte, 2014)
Abbildung 3:
Links: Käselaib nach Spätblähung im Seitenanschnitt mit tiefer Rissbildung.
Mitte: Der Gärtest offenbart Stämme mit hohem Gasbildungsvermögen. Die mit Paraffin versiegelte und anaerob bebrütete Agarsäule im
Reagenzglas ist gerissen. Daneben eine Negativkontrolle zum Vergleich.
Rechts: Bombierter Getränkekarton einer Saftprobe.
Problematische Gasbildner – nicht selten im Käse
Clostridium butyricum, C. tyrobutyricum, C. acetobutylicum und
C. pasteurianum sind besonders hartnäckige Verderbniserreger. Unter
Sauerstoffabschluss, z.B. in Mitten eines reifenden Käses, beginnen sie
Eiweiß, Fett und Zucker zu verstoffwechseln. Bereits wenige Clostridien können erhebliche Mengen Gas bilden. Die Käselaibe blähen auf und
zerreißen unter Umständen den ganzen Laib. Diese Symtomatik wird als
so genannte Spätblähung bezeichnet. Meist ist eine mit Clostridien-Sporen
belastete Käsereimilch dafür die Ursache. Hier kann eine Überprüfung auf
Verunreinigungen mit saccharolytischen und proteolytischen Clostridien
bzw. deren Sporen im Vorfeld helfen, solchen Schäden vorzubeugen.
Abbildung 2: Gasbildung von Clostridien in
Glasflaschen kann zu gefährlichen Splitterexplosionen führen.
Auch in der Fruchtsaftindustrie können Gas bildende Clostridien zu Bombagen der Verpackungen und zu Verderbserscheinungen führen. Säfte die pH-Werte > pH 4,5 aufweisen sind hier insbesondere gefährdet. Toxinbildende Clostridien werden in Fruchtsäften allerdings ausgesprochen selten nachgewiesen. Mögliche Einträge von
Sporenbildnern (namensgebend für C. sporogenes) und gegebenenfalls unzureichende Pasteurisationsvorgänge
(namensgebend für C. pasteurianum) sollten umgehend rückverfolgt und behoben werden.
02/2015
Untersuchungsdauer
Laboranforderung/Parameter
Ergebnisangabe
(Beginn der Untersuchung
bis zur Ergebnisermittlung)
Sulfit reduzierende
Clostridien, quantitativ
<10 KBE / g bzw. Anzahl KBE/g Lebensmittel
3 Tage
Sulfit reduzierende
Clostridien, qualitativ
negativ / xg bzw. positiv / xg Lebensmittel
häufig verwendete Einwaagen, 25g oder 10g
5 Tage
Sporen Sulfit reduzierende
Clostridien, quantitativ
<10 KBE /g bzw. Anzahl KBE /g Lebensmittel
3 Tage
Sporen Sulfit reduzierende
Clostridien, qualitativ
negativ / xg bzw. positiv / xg Lebensmittel
häufig verwendete Einwaagen, 25g oder 10g
5 Tage
Identifizierung von isolierten
Clostridien mittels
16S-rRNA-Gensequenzierung
Clostridium -Spezies werden mitgeteilt
Hinweis: Clostridium botulinum ist molekularbiologisch
nicht von C. sporogenes zu unterscheiden, Bestimmung
der Toxingene bont (A, B, E, F) ist zu empfehlen um
gegebenenfalls C. botulinum auszuschließen
Clostridium botulinum
negativ / xg bzw. positiv / xg Lebensmittel
Toxingene mittels real time PCR häufig verwendete Einwaagen, 25g oder 10g
Käseschädliche Clostridien
negativ / xg bzw. positiv / xg Lebensmittel
häufig verwendete Einwaagen, 20 ml Milch bzw. xg
Käse
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MVZ Dr. Kramer & Kollegen Lauenburger Straße 67
21502 Geesthacht
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Recklinghausen – Dortmund GbR
Berghäuser Straße 295
45659 Recklinghausen
Dr. Burkhard Schütze
Telefon 04152 803-188
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Bei Vorliegen einer
Reinkultur
3 Tage
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