Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Qualitätssicherung und Analytik: Ausgabe 04/2012, 12.04.2012

Pathogene Erreger einfach detektiert

Mikroorganismen sind in der Lebensmittelindustrie gefürchtete Gegner. Nur eine frühzeitige Erkennung hilft, die Produktqualität zu sichern. Ein neues molekulares Detektionssystem reduziert den Analyseaufwand erheblich und sorgt damit für grosse Zeitersparnis.

Letztes Jahr kam es in Deutschland zu einem folgenschweren Ausbruch pathogener Escherichia coli. Die Infektionsserie forderte mehr als 40 Todesopfer und verursachte darüber hinaus grossen wirtschaftlichen Schaden, und das nicht nur in Deutschland. Auch Schweizer Landwirte waren davon betroffen, da Gurken im Verdacht standen, den pathogenen Erregerstamm O104:H4 auf sich zu tragen. Letztlich erwies sich kontaminiertes Samenmaterial, das zu Sprossen verarbeitet wurde, als Auslöser. Aber es brauchte einige Zeit, bis Wissenschaftler die Quelle ausfindig machen konnten.
Analysen. Um derartige Infektionen zu verhindern, sind Qualitätskontrollen unerlässlich. Qualifiziertes Laborpersonal kann diese mit verschiedenen Methoden, wie beispielsweise der PCR (Polymerase Chain Reaction) oder VIDAS (immunologisches Testsystem), durchführen. Solche Analysemethoden sind jedoch keineswegs trivial und erfordern gut ausgebildetes Personal, das sehr sorgfältig arbeiten muss. Die aufwendigen Pipettierschritte brauchen nicht nur Zeit, sondern bergen auch die Gefahr der Querkontamination durch das Laborpersonal. Entscheidend für alle Analysemethoden ist somit die sorgfältige Arbeitsweise wie auch der Faktor Zeit. Je schneller aussagekräftige Ergebnisse vorliegen, umso schneller lassen sich die entsprechenden Chargen freigeben. Wenn relevante Ergebnisse erst nach mehreren Tagen zur Verfügung stehen, können zwischenzeitlich Chargen bereits die Produktionsstätte verlassen haben oder die Produkte wurden sogar schon konsumiert. Dies ist äusserst problematisch, wenn sich eine Probe als positiv erwiesen hat. Dann müssen Unternehmen umgehend die betreffenden Chargen aus dem Umlauf nehmen oder gegebenenfalls die Bevölkerung vor einem Konsum warnen. Unter Umständen kann das zu kostspieligen und rufschädigenden Rückrufaktionen führen.
3M Food Safety hat jetzt ein neues Analysegerät auf den Markt gebracht, das nicht nur das Handling deutlich vereinfacht, sondern auch den Analysezeitraum erheblich reduziert.
Molekulares Erkennungssystem. Das molekulare Detektionssystem (MDS) ist eine innovative Kombination verschiedener Techniken – isothermische DNA-Amplifikation und Biolumineszenzerkennung. Das Detektionssystem arbeitet auf DNA-Basis und kann derzeit gefährliche Erreger wie Salmonellen,
E. coli O157 (inklusive H7) und Listerien schnell und sicher erkennen. «In Erregern wie Salmonellen oder E. coli gibt es DNA-Sequenzen, die spezifisch für diese Mikroorganismen sind. In diesem Detektionssystem werden mehrere Primer, welche genau an spezifische Sequenzen des Genoms binden, eingesetzt. Zusätzlich sind alle Primer mit einem Phosphatrest ausgerüstet, welcher sich bei der Bindungsreaktion abspaltet», erklärt Dr. Nicole Frick, Managerin für Analytik und Hygienemonitoring bei Foodtech. Zur Detektion von positiven Proben wird Biolumineszenz (biochemisch erzeugtes Licht) eingesetzt. Für die Biolumineszenz enthält das molekulare Detektionssystem den Leuchtstoff Luziferin, das Enzym Luziferase sowie Adenosindiphosphat (ADP). Falls die Probe positiv ist, binden die Primer an die DNA des Mikroorganismus und spalten das Phosphat ab, welches mit ADP zu ATP reagiert. Dieses wird mit Luziferin/Luziferase durch Biolumineszenz detektiert.
Funktionsweise. Ausgang für die molekulare Detektion ist eine Anreicherung des betreffenden Lebensmittels im bereits mitgelieferten Bebrütungsmedium. «Je nach Erreger muss diese Probe in seiner Temperatur und in seiner Zeit bebrütet werden. Bei Salmonellen sind es 8 bis 24 Stunden bei 37°, E. coli O157 (inklusive H7) 8 bis 24 Stunden bei 41,5° und Listerien 24 bis 28 Stunden bei 37°», erklärt die Expertin. Der nächste Schritt ist die Lyse, die bei dem neuen Detektionssystem einen Pipetierschritt umfasst und 30 Minuten dauert.
Für die Amplifikation sind im Analyse-Kit ebenfalls Tubes enthalten, die bereits mit den notwendigen Reagenzien (Primers, DNA Polymerase, Luziferin-Luziferase, ADP und Magnesium) ausgestattet sind. Die mit 20 µl beimpften Amplifikationstubes (aus Überstand der Lyse) müssen nur noch zur Analyse ins Gerät gesetzt werden. Bereits ab 15 Minuten ist zu erkennen, ob der Erreger in der Probe enthalten ist oder nicht. «Um jedoch bei negativen Proben eine absolut sichere Aussage treffen zu können, muss der komplette Run laufen, der nach
75 Minuten abgeschlossen ist», so Nicole Frick.
Da mit dem 3M-Detektionssystem im gleichen Run Tests auf verschiedene Erreger durchgeführt werden können, gibt es für jeden Erreger farblich gekennzeichnete Tubes, um Verwechslungen auszuschliessen. Um Querkontaminationen durch das Laborpersonal zu verhindern, legt 3M zudem ein Decap-Instrument bei, mit dem sich die Tubesdeckel ohne direkten Handkontakt öffnen lassen.

» Lesen Sie mehr darüber in der aktuellen Ausgabe LT 4/12.