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Montag, 13 November 2017

Bakteriophagen zur Steigerung der Lebensmittelsicherheit

QM & QS

Bakteriophagen zur Steigerung der Lebensmittelsicherheit

Bakteriophagen (Phagen) sind Viren, die Bakterien spezifisch infizieren und effizient lysieren können. Sofern sie den Anforderungen der Zulassungsbehörden entsprechen und als QPS bzw. GRAS gelten, dürfen sie als Verarbeitungshilfsstoff deklarationsfrei einem Lebensmittel zugesetzt werden. Bisher konnte nicht nachgewiesen werden, dass hohe Konzentrationen von Bakteriophagen allergische Reaktionen oder Unverträglichkeiten hervorrufen. Lebensmittelsichere Phagen sind in der Regel strikt virulent, zeigen eine hohe Wirtsspezifität und sind nicht transduzierend.

Obwohl bereits viele Phagen für die Kontrolle lebensmittelrelevanter pathogener Keime beschrieben wurden, sind nur relativ wenige Phagenpräparate kommerziell erhältlich. Die kommerziellen Produkte, die heute angeboten werden, erlauben die Kontrolle von Listeria monocytogenes, Salmonella und E. coli O157:H7 in diversen Lebensmitteln. Für die Kontrolle von Campylobacter jejuni ist bisher kein Produkt verfügbar. Als Ursache hierfür könnte angeführt werden, dass die Oberflächenstrukturen, an die viele Campylobacterphagen für eine erfolgreiche Infektion adsorbieren müssen, oft einer Phasenvariation unterliegen, was die Phagenanwendung erschwert. Auch für die Kontrolle von Pseudomonas aeruginosa, Yersinia enterocolitica oder Staphylococcus aureus sind bisher keine kommerziellen Phagenpräparate für den Einsatz im Lebensmittel erhältlich. Andere Gram-positive Bakterien wie Bacillus cereus oder Clostridien gelten als schwer kontrollierbar, weil sie inerte Sporen bilden, die nicht durch Phagen infiziert werden können.

Die hohe Wirtsspezifität der Phagen gilt im Allgemeinen als besonderer Vorteil, da nur bestimmte Bakterien lysiert werden und somit die Zusammensetzung der natürlichen intrinsischen Mikroflora eines Lebensmittels nicht verändert wird. Auch die Aktivität eingesetzter Starter- oder Schutzkulturen wird durch Phagen zur Kontrolle von z.B. Salmonellen nicht negativ beeinflusst. Insofern kann der Einsatz von Bakteriophagen die organoleptischen Eigenschaften eines Lebensmittels nicht verändern. Andererseits bedeutet die hohe Wirtsspezifität, dass für die Kontrolle eines jeden lebensmittelrelevanten pathogenen Bakteriums ein anderer Phage verwendet werden muss.

Die Effektivität der Phagen hängt im Wesentlichen von ihrer Bioverfügbarkeit und Stabilität in einem Lebensmittel ab. Phagen sind unbeweglich und diffundieren passiv durch die Lebensmittelmatrix. Um die Bioverfügbarkeit gewährleisten zu können, müssen Phagen daher in hoher Konzentration (ca. 108 PFU/g) homogen einem Lebensmittel zugefügt werden können. Im Idealfall kommt es während der Infektion der Bakterien zu einer lokalen Erhöhung der Bioverfügbarkeit, weil ein Phage während der Infektion multipliziert wird. Gleichzeitig ist das System selbstlimitierend, da Phagen nur dann vermehrt werden, solange die Wirtsbakterien vorhanden sind.

Die Stabilität der Phagen wird vornehmlich durch intrinsische Faktoren des Lebensmittels, wie pH, Wasserverfügbarkeit, Redoxpotential und spezifische Inhaltsstoffe bestimmt. Da Phagen bei Pasteurisationstemperaturen denaturieren, sollten sie erst nach einer thermischen Behandlung eines Lebensmittels eingesetzt werden. Die Sicherheit der Phagenanwendung hängt überwiegend von der Entstehung von Phagenresistenzen ab. Aber nicht immer führt eine Phagenresistenz zu einem Fitnessgewinn des Bakteriums. Phagenresistente Stämme sind in ihrem Wachstumsverhalten und ihrer Virulenz häufig eingeschränkt. Einige Phagenresistenzen sind darüber hinaus nicht stabil, sodass die resistenten Bakterien in Abwesenheit des Phagen revertieren und erneut sensitiv gegenüber der Phagenbehandlung sind. Daneben treten aber auch stabile Resistenzen auf. Generell wird argumentiert, dass die Entstehung von Phagenresistenzen durch den interativen oder simultanen Einsatz möglichst verschiedener Phagen vermindert werden kann. Inwiefern dies zutrifft ist Gegenstand aktueller Forschungsprojekte.

QUELLE:
► Dieser Text stammt aus dem BEHR'S Jahrbuch für Lebensmittelwirtschaft 2017

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