6 Mikrobiologische Lebensmittelvergiftungen 6.1 Einführung
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FH-MIKROBIOLOGIE UND HYGIENE DR. NAGL 6 Mikrobiologische Lebensmittelvergiftungen 6.1 Einführung Lebensmittelvergiftungen sind allgemein durch den Verzehr von Lebensmitteln verursachte Erkrankungen wie Lebensmittelintoxikationen und Lebensmittelinfektionen. Die Ursache . Übertragung und Verlauf dieser Erkrankungen können sehr unterschiedlich sein. 3 große Gruppen: 1) Intoxikationen durch LM, die nichtmikrobiell gebildete Toxine enthalten z.B.: Arsen-, Antimon- oder Zinkverbindungen (Toxische Metalle) giftige Schädlingsbekämpfungsmittel (Pestizide..) Reinigungs- und Desinfektionsmittel Radionuclide Rückstände aus therapeutischer Behandlung Andere Giftstoffe Giftige Algen-, Fisch- und Muschelarten Lebensmittelallergene (Erdbeeren..) Erkrankungen dieser Art treten nur zu etwa 10% und weniger auf. 2) Durch Lebensmittel übertragene mikrobielle Infektionskrankheiten • LM ist ein neutrales Transportmittel zur Verbreitung zahlreicher pathogenen MOArten: Es braucht zu keiner Vermehrung der pathogenen MO kommen, bereits die Aufnahme von wenigen lebenden Zellen (10° - 101/g) ist zum Ausbruch der Krankheit ausreichend. Tularämie (auf Menschen übertragbare Hasenpest – Fieber, Erbrechen), Brucellose, Cholera, Typhus und Paratyphus • LM ist Vermehrungsmedium und Transportmittel: Erkrankungen können nur durch einen enorm hohen Gehalt an pathogenen oder fakultativ pathogenen Bakterien (104-106/g) ausgelöst werden. Die Vermehrung der MO ist die notwendige Voraussetzung zum Krankheitsausbruch, abhängig von Gesundheitszustand, Alter, Magenacidität... Diese Krankheiten treten vermehrt im Sommer auf Sommergrippe / Sommerdiarrhoe Salmonellen – Gastoenteritis Pathogene Sporenbildner: C. perfringens, Bac. cereus 3) Lebensmittel ist Vermehrungsmedium und Anreicherungsmedium für Toxine Die Vermehrung der erregenden Keimarten im LM ist Voraussetzung. Zur Auslösung der Erkrankung genügt der Verzehr des toxinhältigen LMs, während die Aufnahme von lebenden Zellen des Erregers nicht unbedingt erforderlich ist. Botulismus, Staphylococcen-Enterotoxikose, Mycotoxikosen Diese Einteilung ist besonders für die Auswahl von Maßnahmen zur Vermeidung von mikrobiell bedingten Erkrankungen von Bedeutung. • Vermeidung von Verunreinigungen der LM während der Erzeugung und Behandlung • Verhinderung der Vermehrung durch sachgerechte Maßnahmen durch Konservierung und Lagerung 05fh.doc 71 FH-MIKROBIOLOGIE UND HYGIENE DR. NAGL Manche Toxine sind gegenüber den zur Haltbarmachung eines Lebensmittels durch Abtötung der Mikroorganismen angewendeten Methoden resistent. Damit verbleibt das Toxin also auch nach einer Hitzebehandlung in aktiver Form im Lebensmittel und kann zu Erkrankungen führen (z.B. Staphylokokken). Lebensmittelvergiftungen haben schon immer eine bedeutende Rolle für die Volksgesundheit gespielt. Dabei war lange Zeit der Zusammenhang zwischen kontaminierten Lebensmitteln und Erkrankungen nicht oder nur unzureichend bekannt. Immer wieder auftretende Einzelund Massenerkrankungen waren die Folge. Im direkten Zusammenhang damit sind die hygienischen Verhältnisse zu sehen. In den hochentwickelten Ländern bilden heute exakte lebensmittelrechtliche und Hygienebestimmungen die Grundlage für die Verhinderung des Ausbruches epidemiologischer Lebensmittelvergiftungen. Trotzdem treten immer wieder Einzel- und Massenerkrankungen auf, die die Notwendigkeit eines funktionsfähigen Überwachungssystems schon im Herstellungsbetrieb unterstreichen. Bei Lebensmittelvergiftungen unterscheidet man zwischen bakteriellen Vergiftungen, die in der Regel nach kurzer Inkubationszeit zur Erkrankung führen und Vergiftungen durch Mycotoxine, die häufig im Zusammenhang mit einem Summationseffekt an der Entstehung von Krankheiten beteiligt sind. Beeinflussung des Erkrankungsablaufes und der Erkrankungszahlen Eigenschaften der Mikroorganismen Ob ein Mikroorganismus eine Lebensmittelvergiftung verursachen kann, ist von zahlreichen Faktoren abhängig. Dazu gehört die Fähigkeit im Lebensmittel infektiös zu bleiben bzw. sich im Lebensmittel vermehren zu können, die Anwesenheit spezifischer Pathogenitätsfaktoren wie die Fähigkeit zur Bildung von Toxinen (Toxizität) und/oder die Fähigkeit zur Ausbreitung im Gewebe (Invasivität) sowie eine ausreichende Infektionsdosis. Beeinflußt wird die Erkrankung auch von der momentanen Abwehrlage des infizierten Menschen. Lebensmittelinfektionen werden von invasiven Mikroorganismen hervorgerufen, die in das menschliche Gewebe eindringen und sich dort ausbreiten können. Häufig können sich diese Mikroorganismen nicht im Lebensmittel vermehren, bleiben aber infektiös. Wichtige epidemiologische Transportmittel für derartige Infektionserreger sind die Rohmilch und das Wasser. Typische Mikroorganismen aus dieser Gruppe sind z.B. Mycobacterium tuberculosis, Brucella, A-Streptokokken, Yersinia enterocolitica, Campylobacter jejuni, Viren und Parasiten. Voraussetzung für die Invasivität ist die Anheftung (Adhäsion) der Erreger über unspezifische oder spezifische Strukturen der Mikroorganismenzelloberfläche (z.B. Fimbrien bei Escherichia coli) an die Zelloberfläche des Wirtes. Der Ablauf der sich anschließenden Penetration in die Schleimhautepithelzellen und in die tieferliegenden Schichten des Dünndarms bzw. des Colons ist noch weitgehend ungeklärt. Die Ausbreitung und Vermehrung im menschlichen Gewebe ist abhängig von der Resistenz der Mikroorgansimen gegenüber den körpereigenen Abwehrmechanismen wie der Phagozytose und der Toxizität des Serums. Z.B. sind unbekapselte Stämme von Shigella sonnei (RStämme) im Gegensatz zu bekapselten Wildtypstämmen (S-Stämme) nicht mehr krankheitsauslösend, da sie leichter phagozytiert werden können. Die meisten Entzündungen durch invasive Erreger wie Campylobacter jejuni bleiben in der Regel auf einen bestimmten (Darm-)Bereich beschränkt (Lokalinfektion). Andere Erreger wie Salmonella typhi oder die Viren verursachen systemische oder zyklische 05fh.doc 72 FH-MIKROBIOLOGIE UND HYGIENE DR. NAGL Allgemeininfektionen: Sie breiten sich in der Inkubationszeit über das lymphatische Gewebe aus, brechen danach im Generalisationsstadium in die Blutbahn ein (Sepsis) und siedeln sich im Stadium der Organmanifestation in bestimmten Organen an. Das Generalisationsstadium ist charakterisiert durch Fieber und Antikörperbildung. Lebensmittelintoxikationen werden durch toxinbildende Mikroorganismen ausgelöst, die sich meistens im Lebensmittel vermehren können. Die Toxizität beruht auf der Bildung von Endo- oder Exotoxinen. Endotoxine sind hitzeresistente Lipopolysaccharide, die natürliche Komponenten der Zellwand gramnegativer Bakterien sind (z.B. Salmonella) und aus einer Polysaccharid- und einer Lipid-Komponente bestehen. Beim Absterben der Zellen werden die Endotoxine freigesetzt. Sie bewirken bereits in sehr geringer Konzentration Diarrhöen, Fieber, Blutdruckabfall und andere Effekte. Die bakteriellen Exotoxine sind Proteine, die bereits im Lebensmittel (z.B. durch Staphylococcus aureus und Clostridium botulinum) oder erst im Menschen (z.B. durch Clostridium perfringens) gebildet werden. Der Angriffsort der meisten Exotoxine ist der Darmbereich. Diese Toxine werden auch als Enterotoxine bezeichnet. Eine Ausnahme ist das von Clostridium botulinum gebildete Neurotoxin, das auf das Nervensystem wirkt. Aufgrund der Proteinnatur sind Exotoxine in der Regel hitzeempfindlich und nur wenige, wie z.B. die Enterotoxine von Staphylococcus aureus und Escherichia coli sind relativ hitzestabil. Eine sehr heterogene Substanzklasse sind die von zahlreichen Schimmelpilzen gebildeten Mycotoxine. Sie haben sehr unterschiedliche pathophysiologische Effekte und sind in der Regel sehr hitzeresistent. Eine andere Art von Lebensmittel-Intoxikationen sind Vergiftungen mit Lebensmittel, die chemische Gifte enthalten, die durch Mikroorganismen oder lebensmitteleigene Enzyme entstanden sind. Dabei handelt es sich um z.B. Histamin, biogene Amine oder Nitrit. Toxi-Infektionen. Die Grenze zwischen Infektion und Intoxikation ist nicht immer eindeutig zu ziehen. Viele Mikroorganismen produzieren Toxine und sind gleichzeitig mehr oder weniger ausgeprägt invasiv. Das gilt z.B. für Enteritis erregende Salmonellen, Shigellen, enteropathogene Escherichia coli und für Vibrio cholerae. Virulenz. Die Anwesenheit bestimmter Pathogenitätsfaktoren ist ein charakteristisches Merkmal für eine bestimmte Mikroorganismenart. Der Grad der Ausprägung dieser Merkmale kann jedoch von Stamm zu Stamm innerhalb einer pathogenen Art stark variieren. Die stammspezifische Kraft zur Auslösung der Erkrankung wird auch als Virulenz des Stammes bezeichnet. Die Infektionsdosis ist die minimale Menge eines Erregers, die zur Auslösung einer Erkrankung notwendig ist. Für viele Mikroorganismen, die sich im Menschen vermehren können, genügen dafür bereits sehr geringe Keimmengen (z.B. Salmonelle typhi, Campylobacter jejuni, Viren). Andere Lebensmittelvergifter verursachen in der Regel erst nach Aufnahme sehr hoher Konzentrationen Erkrankungen. Das kann z.B. darauf beruhen, daß die Erreger sehr empfindlich gegenüber der Magensäure oder anderen Säften des Verdauungstraktes sind (z.B. Vibrio cholerae). Abwehrlage des Menschen Die Abwehrlage des Menschen kann das Angehen der Infektion und den Schweregrad der Erkrankung wesentlich beeinflussen. Unspezifische Resistenzfaktoren (Milieu der Haut und Schleimhäute, Normalflora des Darmes, Magensäure, Phagozytose, Komplementsystem u.a.) und die spezifische humorale und zelluläre Immunität sind individuell sehr unterschiedlich ausgebildet und können durch zahlreiche äußere Faktoren beeinflußt werden. Zu den 05fh.doc 73 FH-MIKROBIOLOGIE UND HYGIENE DR. NAGL prädisponierenden Faktoren, die das Entstehen einer Erkrankung begünstigen, gehören das Alter (Säuglinge, Kleinkinder, sehr alte Menschen), Grundleiden wie Diabetes mellitus, akute Erkrankungen, Erschöpfung, Unterkühlung, therapeutische Maßnahmen, Jahreszeit, Klima und der Ernährungszustand. Personen mit reduziertem Allgemeinzustand sind wesentlich anfälliger gegen Infektionen mit opportunistischen bzw. fakultativ pathogenen Erregern. Das sind solche Mikroorganismen, die selten und nur unter bestimmten Voraussetzungen pathogen sein können. Sie lösen meist Einzelerkrankungen und selten Epidemien aus. Klebsiella-Arten: Milchspeisen und Milchprodukte Pseudomonas aeruginosa: Gemüse Proteus-Arten: Fäulnisorganismen auf Fleisch, Fisch, Eiern ua. LM Dazu gehören zahlreiche Mikroorganismen, die wie Escherichia coli regelmäßig in der Darmflora auch des gesunden Menschen vorhanden sind oder häufig in der Umwelt, z.B. auf Gemüse (Enterobacteriaceae, Pseudomonas aeruginosa) vorkommen. 6.2 Durch tierische LM Intoxikationskrankheiten übertragbare Infektions- bzw. Infektionen Das Lebensmittel ist nur eines der möglichen Transportmittel. z.B ein direkter Kontakt mit infizierten Tier/Tierteilen kann ebenso Infektionen hervorrufen. Gruppe 1 Erreger werden bevorzugt durch Milch weitergegeben ZOONOSEN (= Infektionserkrankungen von Tieren, wo manche auf den Menschen übertragbar sind) • • • • • • • • Mycobakterium tuberkulosis, bovis Brucella spec. ß-hämolytische Streptococcen spec. Sc. agalactiae Gr A und B Staphylococcus aureus Coxiella burnetii Zeckenenzephalitis-Virus MKS-Virus Tuberkuloseerreger Seuchenhaftes Verwerfen Scharlach Q-Fieber Gruppe 2 Infektionsweg ist durch eine fäkale Kontamination des Lebensmittels charakterisiert. • • • • • • • • 05fh.doc Salmonella typhi und paratyphi E. coli (enteroinvasiver Typ) Enterobacteriaceae Yersinia enterocolitica Vibrio cholerae Vibrio parahämolyticus Campylobacter fetus intestinalis/jejuni Enteroviren 74 FH-MIKROBIOLOGIE UND HYGIENE DR. NAGL Gruppe 3 Tritt relativ selten auf. Verursacht von lebensmittelbedingten Infektionen, häufiger jedoch Infektionen durch direkten Kontakt ZOONOSEN • Bacillus anthracis • Francisella tularensis • Listeria monocytogenes • Eryzipelothrix rhusiopathiae (Rotlauf) • Leptospira VIREN • • • Hepatitis A Polioviren Arboviren infektiöse Gelbsucht Kinderlähmung Zecken-Enzephalitis Gruppe 4 Protozoäre und helminthologisch (Eingeweidewürmer) Infektionen = Parasiten • Trichinella Trichinellose Trichinen • Taenia Taeniasis=Bandwurmerkrankung Finnen • Entamoeba histolytica Amöbianis= Amöbenruhr • Toxoplasma Toxoplasmose Mikrobielle Intoxikationen Die Mikroorganismen produzieren Toxine (ins LM oder in den Darm), damit jedoch die zur Auslösung von Krankheitserscheinungen erforderliche Dosis erreicht wird, ist eine Vermehrung im Lebensmittel erforderlich. • Staph. aureus • C. botulinum Botulismus • C. perfringens • Bac. cereus • Mycotoxikosen Toxinfektionen Symtome der Vergiftung kombiniert mit denen der Infektion; Erreger erzeugen Gastroenteritiden durch Toxine, sofern eine ausreichend große Zahl von Bakterien entstanden ist. Jedoch müssen in der Regel lebende Keime aufgenommen werden. • • • • • • 05fh.doc Enteritis Salmonellen Shigellen E. coli (Enterotoxin-Typ ETEC) Opportinuistische Enteritiserreger Enterobacteriaceaen: Proteus, Citrobacter, Klebsiella, Enterobacter, Edwardsiella Pseudomonas aeruginosa Aeromonas hydrophila Enterococcen (Sc. faecalis) – unspezifische LM-Vergiftung Yersinia enterocolitica 75 FH-MIKROBIOLOGIE UND HYGIENE 6.3 DR. NAGL Bakterielle Lebensmittelvergiftungen Die wesentlichsten bakteriellen Lebensmittelvergiftungen sind im Buch Mikrobiologie der Lebensmittel – Grundlagen von G. Müller und H. Weber auf den Seiten 216 ff beschrieben. Bedingt durch das allgemein hohe Hygieneniveau in den meisten Industrieländern haben in den letzten Jahrzehnten tendenziell epidemische Erkrankungen abgenommen. In den letzten Jahren ist jedoch ein Ansteigen sogenannter unspezifischer Lebensmittelvergiftungen zu verzeichnen. Daran beteiligt sind einige Streptococcus-Arten, vorrangig D-Streptokokken, Klebsiella-Arten, Yersinia enterocolitis, Pseudomonas-Arten u.a. Nur in seltenen Fällen gelingt der direkte Nachweis eines bestimmten Mikroorganismus und dem Auftreten einer gastroenteritischen Erkrankung. Die Bakterien gehören entweder zur natürlichen Darmflora des Menschen oder/und sind ubiquitär, so daß ein solcher Nachweis schwierig ist. Mit der Veränderung unserer Lebensgewohnheiten in der Ernährung oder im unmittelbaren Umfeld des Menschen in der modernen Industriegesellschaft sind auch Verschiebungen in der Bedeutung der bakteriellen Lebensmittelvergiftungen zu verzeichnen bzw. neue Krankheiten werden überhaupt erst ausgelöst. Als Beispiele sollen hier die Erkrankungen durch Bacillus cereus für den Verschiebungseffekt und das Auftreten von Lungenentzündungen durch Legionella pneumophilia durch vollklimatisierte Anlagen für die Entstehung neuer Infektionskrankheiten als Folge der Veränderung des Umfeldes genannt werden. Salmonella S. arizonae, S. cholerae-suis, S. enteritidis, S. typhi und S. typhimurium zählen zu den häufigsten mikrobiologischen Salmonella-Infektionen Lebensmittelvergiftungen. Salmonella-Species werden im Darm beim Menschen und Tier gefunden. Durch die Ausscheidung über den Stuhl ist eine Weiterverbreitung möglich, die meist über Wasser zu epidemischen Erkrankungen führen können. Aber auch die Verbreitung über Lebensmittel ist nicht selten. Eine besondere Bedeutung hat dabei Geflügelfleisch, Eier und Eiprodukte (Tiramisu, Cremes), Fleisch und Fleischprodukte (Tartar), Mayonnaise, Salate. Bezüglich der Gefährlichkeit bzw. der Schwere der Erkrankung muß man deutlich zwischen Salmonellosen als vergleichsweise harmlose Erkrankung und Typhus bzw. Paratyphus unterscheiden. Die Kontaminationsschwelle liegt bei Enteritis in Abhängigkeit von der Salmonella spp. bei etwa 105 bis 109 Keimen. Klinik/Epidemiologie: Salmonellosen sind durch Fieber, verbunden mit Brechdurchfällen, gekennzeichnet. Die Behandlung erfolgt durch Antibiotika. Typhus, Paratyphus: Das Krankheitsbild von Typhus ist durch Fieber mit langanhaltenden hohen Temperaturen um 40o C und Somnolenz (Schläfrigkeit) gekennzeichnet. Nach anfänglicher Obstipation treten breiige Stühle mit einer Fieberabnahme auf. Die Krankheitsdauer kann 3 bis 5 Wochen betragen. Schon Einzelkeime können eine Erkrankung auslösen. Wieder genesene Personen können zu sog. Dauerausscheidern werden, d.h., ohne selbst krank zu sein, scheiden sie ständig Salmonellen über den Stuhl aus. Auf diese Weise können andere Personen infiziert werden und an Typhus bzw. Paratyphus erkranken. Solche Personen dürfen in keinem Betrieb beschäftigt werden, in dem sie mit Lebensmitteln in Berührung kommen (Gewerbe, Industrie, Restaurationsbetriebe, usw.). Diese Krankheiten unterliegen der Meldepflicht. 05fh.doc 76 FH-MIKROBIOLOGIE UND HYGIENE DR. NAGL Legionella = Infektionskrankheit. Legionellen kommen ubiquitär in natürlichen und artifiziellen wäßrigen Habitaten wie z.B. Warmwasserversorgungssystemen und Klimaanlagen vor Mehr als 80 % aller Legionella-Infektionen werden durch die Spezies Legionella pneumophila verursacht. L. micdadei ist die zweithäufigste Spezies, die bei Erkrankungen des Menschen gefunden wird Shigella S. dysenteria, S. flexneri, S. boydii und S. sonnei. Neben Endotoxin bilden Shigellen noch ein Ektotoxin, das neurotoxisch wirkt. Shigellen sind weltweit jedoch vorwiegend in tropischen und subtropischen Regionen verbreitete pathogene Mikroorganismen, die zu schweren Erkrankungen führen können. Sie kommen vorwiegend im Darm des Menschen vor. Die Übertragung erfolgt durch Kontakt- und Schmierinfektion sowie durch Lebensmittel. Klinik/Epidemologie: Klinisch verlaufen Shigella-Erkrankungen meist recht schwer. Die ausgelöste Bakterienruhr ist in der Regel durch Fieber blutigschleimige Stühle (Reiswasserstuhl mit 108 bis 109 Vibrionen pro ml) bis hin zu Herz-Kreislaufkollaps, die zum Tod führen können, gekennzeichnet. Es sind aber auch leichte Formen bekannt. Dauerausscheider sind selten bekannt. Shigellosen sind meldepflichtig. Escherichia coli Säuglings- Diarrhoe; Übertragung durch Enteropathogene E. coli (EPEC) Schmierinfektion, fäkal kontaminierte LM (Milch) choleraähnliche Durchfälle, Übertragung durch fäkal Enterotoxische (ETEC) kontaminierte LM und Trinkwasser ähnlich der Shigellose Enteroinvasive (EIEC) Lebensmittelinfektion, hämorragische Kolitis und Enterohämorragische (EHEC) Nierenerkrankung Bacillus = Intoxikation. Häufig wird B. cereus auf Reis und anderen Ceralien, Mais-Gerichten und Haferflocken, Puddings, Kartoffelbrei und Fertiggerichten mit Fleisch und Gewürzen gefunden, der über diesen Weg auch zu Erkrankungen führen kann. Besonders in Restaurants, in denen der gekochte Reis über längere Zeit warm gehalten wird, ist eine rasche Vermehrung von B. cereus möglich. Damit eine Erkrankung auftritt, müssen min 107 Keime aufgenommen werden. Clostridium Clostridium botulinum ist ein anaerober Bacillus, der zu Intoxikationen infolge des Verzehrs von Lebensmittel (fehlerhaft gepökeltem Fleisch und Wurstwaren) führen kann. Die Vergiftung wird als Botulismus bezeichnet und verläuft nicht selten tödlich. Das gebildete Toxin ist hitzelabil. Eine zweite Species, Clostridium perfringens, ist auch für mikrobiologische Lebensmittelvergiftungen von Bedeutung. Kommt hptsl. durch die Gewürze in die Speisen. Klinik/Epidemologie: Hochpathogen sind die Ektotoxine des C. botulinum. Sie führen zur Lähmung der Augenmuskulatur, der Sprache und des Schluckmechanismus sowie zur Atemlähmung wodurch nicht selten der Tod eintritt. Die Intoxikation erfolgt im wesentlichen über Konserven (Spinat, Bohnen, Spargel) die nicht einwandfrei verarbeitet wurden. 05fh.doc 77 FH-MIKROBIOLOGIE UND HYGIENE DR. NAGL Vergiftungen durch C. perfringens hingegen verursachen in der Regel leichtere Erkrankungen. Nach 2 bis 6 Stunden treten Durchfall und Leibschmerzen auf, die jedoch nach 1 bis 2 Tagen wieder vergehen. Zur Auslösung dieser Erkrankung muß eine kritische vegetative Keimzahl von 106 pro Gramm überschritten werden. Streptococcus Für mikrobiologische Lebensmittelvergiftungen sind nur die Streptococcus spp. der serologischen Gruppe D interessant, obwohl sie auch zur natürlichen Darmflora zählen. Als bedingt pathogen sind die Species S. faecalis und S. faecium einzuordnen. Andererseits werden in einigen Ländern neben S. durans auch ausgewählte Stämme dieser beiden Species als Starterkulturen in der Fleisch- und Milchindustrie eingesetzt. Staphylococcus Staphylococcus aureus ist relativ weit verbreitet. Als Folge einer Staphylococcus-Infektion können Mastitis (Mensch und Kuh), Follikulitis, Furunkel, Karbunkel, Schweißdrüsenabszesse u.a. Hauterkrankungen auftreten. Auch als Hospitalinfektion spielt S. aureus eine große Rolle. Bei den Lebensmittelvergiftungen an Bedeutung handelt es sich um Intoxikationen des Verdauungstraktes mit den hitzestabilen Enterotoxinen, die durch den Stoffwechsel der Mikroorganismen gebildet werden und nicht durch thermische Behandlung zu inaktivieren sind. Als Überträger kommen besonders Milch und Milchprodukte in Betracht. Aber auch andere Lebensmittel, wie Konditoreiwaren, Salate, Fleischprodukte und Fisch, können als Träger für Staphylococcus spp. in Frage kommen. Die Übertragung der Keime erfolgt durch mangelnde Küchenhygiene (Geschirr, Spüllappen, Schneidbretter). Klinik/Epidemologie: Erkrankungen durch S. aureus-Toxine können sowohl als Einzel- als auch als Gruppenerkrankungen (besonders bei Gemeinschaftsverpflegung) auftreten. Charakteristisch sind die kurzen Inkubationszeiten. Sie liegen etwa bei 3 Stunden und unterscheiden sich dadurch augenscheinlich von Salmonella- (6 h) und Clostridium-Infektionen (8 h). Die Intoxikation äußert sich plötzlich durch Erbrechen und Diarrhoe, teils mit Blutbeimengungen. Schwere Verlaufsformen mit Kollapszuständen sind jedoch selten. Problematisch ist die Endotoxinbildung, so daß es auch nach Abtötung aller lebenden Zellen zur Erkrankung kommen kann. Offensichtlich liegt die Infektionsschwelle relativ hoch, da man Staphylococcus spp. bei etwa 50 % der Erwachsenen im Rachenraum nachweisen kann, ohne daß diese erkrankt sind. Vibrio Bei Lebensmittelvergiftungen durch Vibrionen spielen vor allem zwei Species eine Rolle: V. cholerae und V. parahaemolyticus. Als Überträger kam besonders Trinkwasser in Betracht (Infektion). Besonders im asiatischen Raum gibt es Lebensmittelvergiftungen, die durch V. parahaemolyticus hervorgerufen werden. Als Überträger können vor allem Seefische, Muscheln und andere Meerestiere in Frage kommen. Durch Übertragung von Mensch zu Mensch, über Wasser, Fliegen und Lebensmittel treten auch heute noch plötzliche Epidemien auf. Für Cholera besteht Meldepflicht. Darüber hinaus erfolgt ein internationaler Informationsaustausch über die WHO. Proteus Als potentielle Lebensmittelvergifter spielen P. vulgaris, P. mirabilis, P. morganii und P. rettgeri eine Rolle. Sie werden häufig als "fakultativ pathogen" in Verbindung mit 05fh.doc 78 FH-MIKROBIOLOGIE UND HYGIENE DR. NAGL Darminfektionen gebracht und haben bei Gemeinschaftsverpflegungen (Pudding u.a.) eine Bedeutung. Die Verlaufsformen sind meist durch leichte Diarrhoe gekennzeichnet, die nach ein bis zwei Tagen wieder vergeht Campylobacter Campylobacter spielt bei bakteriellen Lebensmittelvergiftungen in den letzten Jahren eine wachsende Rolle (Infektion). Von besonderer Bedeutung ist dabei C. jejuni. Diese Bakterien findet man im Faeces von Mensch und Tier. Aber auch in Lebensmitteln, wie Trinkwasser, Milch, Frischfleisch und Geflügel lassen sich verschiedentlich Infektionen dieser Art nachweisen. C. jejuni verursacht Durchfälle, Fieber, Erbrechen und Leibschmerzen. Bereits geringe Kontaminationsdosen reichen für die Auslösung der Erkrankung aus. Listeriose Seltene LM-Erkrankung. L. monocytogenes ist psychrotroph, anspruchslos und ubiquitär vorhanden hptsl aber in tier. LM. Von der Listeriose werden in erster Linie Schwangere und Neugeborene, immungeschwächte Personen befallen. Neben einfachen, an Grippe erinnernden Erkrankungen, die mitunter nicht als Listeriose erkannt werden, kann es zu schwersten Krankheitsbildern (Hirnhautentzündungen) und Todesfällen kommen. 6.4 Mykologische Lebensmittelvergiftungen Es gibt eine Reihe von pathogenen bzw. toxinogenen Hefen und Schimmelpilzen. Im Gegensatz zu bakteriellen Lebensmittelvergiftungen, bei denen eine Erkrankung kurze Zeit nach der Keimaufnahme erfolgt, treten Erkrankungen durch Hefen und Schimmelpilze in vielen Fällen erst deutlich verzögert oder überhaupt nicht akut auf. Man unterscheidet zwischen Mykosen und Mykotoxikosen. Bei Mykosen dient das Lebensmittel nur als Vektor für die Aufnahme von Sporen oder Zellen, die dann zu Erkrankungen führen können. Im Gegensatz dazu werden bei Mykotoxikosen durch den Mikroorganismus Ekto- oder Endotoxine gebildet. Je nach der Wirkung unterscheidet man akute oder chronische Toxizität. Man kennt heute etwa 200 Schimmelpilzarten, die Mykotoxine verschiedener Art und Menge bilden. Im Anschluß sind humanpathogene Schimmelpilze aufgelistet, die aus Lebensmitteln isoliert werden konnten. Die heute bekannten Mykotoxine, ihre Wirkungen, wesentlichen Produzenten und Vorkommen sind übersichtsmäßig aufgeführt. Da die Mykotoxine vor allem durch die im letzten Jahrzehnt gegebenen Nachweismöglichkeiten besser erkannt werden, hat sich die Aufmerksamkeit in der Lebensmittelkontrolle auf sie konzentriert. Die wesentlichen Aspekte der Mykotoxine in Bezug auf Lebensmittel sollen daher in diesem Abschnitt behandelt werden, wobei eine Beschränkung auf ausgewählte Toxine vorgenommen wird. 05fh.doc 79 FH-MIKROBIOLOGIE UND HYGIENE DR. NAGL Wesentliche humanpathogene Schimmelpilze, die aus Lebensmitteln isoliert wurden: Aspergillus amstelodami Aspergillus candidus Aspergillus flavus Aspergillus giganteus Aspergillus melleus Aspergillus oryzae Aspergillus fumigatus Aspergillus niger Aspergillus nidulans Aspergillus ochraceus Byssochlamys nivea Cladosporium trichoides Cephalosporium acremonium Cephalosporium falciforme Chrysosporium pannorum Fusarium poae Fusarium nivale Fusarium roseum Fusarium graminearum Mucor mucedo Mucor racemocus Penicillium rubrum Penicillium puberulum Penicillium martensii Penicillium islandicum Penicillium martensii Penicillium expansum Penicillium spinulosum Pithomyces chartarum Rhizopus nigricans Scopulariopsis brevicaulis Scopulariopsis fusca Verticillium cinnabarinum Patulin Die Bezeichnung Patulin stammt von Penicillium patulum (P. urticae), aus dem erstmals dieses Mykotoxin isoliert werden konnte. Die akute Toxizität des Patulins ist für alle Lebewesen recht hoch, die kanzerogene Wirkung des Patulins ist heute umstritten. Patulin kann von einer Vielzahl von Schimmelpilzen gebildet werden. Dazu gehören P. expansum, P. urticae, P. claviforme, P. viridicatum, Aspergillus clavatus, A. giganteus, Byssochlamys nivea. Diese Schimmelpilze kommen vorwiegend auf Obst, Gemüse, Getreide, Malz und Backwaren vor. So verursacht z.B. P. expansum die bei Obst häufig vorkommende Braunfäule. Die gebildete Patulinmenge ist hoch und liegt bei 1,2 g Patulin pro 1 kg faules Gewebe. Patulin ist wasserlöslich und hitzeresistent, so daß Gefahren besonders von Obstsäften ausgehen, für deren Herstellung verschimmeltes Obst verwendet wurde. Am häufigsten wird Patulin im Apfelsaft nachgewiesen. Eine sorgfältige Obstauslese ist daher im Verarbeitungsprozeß von großer Bedeutung. Untersuchte Apfelsäfte zeigten Patulinkonzentrationen von 0 bis 200 µg/l. Die international anerkannte Toleranzgrenze liegt bei etwa 50 µg/l Saft. Patulin wird durch SO2 langsam und SH-Gruppen rasch abgebaut. Daher ist in vergorenen Säften kaum Patulin nachweisbar. Auch bei Lebensmitteln, die Sulfhydrylgruppen enthalten (z.B. Orangensaft) wird das Patulin zerstört. Sterigmatocystin Sterigmatocystin wird vorwiegend von Aspergillus spp., wie A. versivolor, A. flavus, A. rugulosi, A. nidulans sowie von Penicillium luteum gebildet. Sterigmatocystin zählt zu den kanzerogenen Mykotoxinen, deren LD50-Wert aus der Tabelle zu entnehmen ist. Die chemische Struktur ist der der Aflatoxine ähnlich. Sterigmatocystin wird bei verschimmelten Nüssen, Reis und Käse nachgewiesen. Besonders häufig findet man 05fh.doc 80 FH-MIKROBIOLOGIE UND HYGIENE DR. NAGL Sterigmatocystin bildende Stämme bei Gewürzen, die in der fleischverarbeitenden Industrie Anwendung finden. Ochratoxine Auch die Ochratoxine sind Cumarincerivate. Man unterscheidet drei Toxine dieser Art, die Ochratoxine A, B und C. Ihr Nachweis gelang erstmals an Aspergillus ochraceus, woher auch ihr Name abgeleitet wurde. Aber auch andere Schimmelpilze bilden diese Toxine. Das sind vorrangig A. melleus, A. sulphureus und die Penicillium spp. P. cyclopium, P. palitans, P. viridicatum. Ochratoxine sind als starke Nierengifte bekannt. Nach neuesten Untersuchungen ist Ochratoxin A oral carcinogen (Maus). Ochratoxine werden vor allem auf verschimmelten Getreide und Getreideprodukten gefunden. Luteoskyrin Luteoskyrin wurde erstmals in Japan von verschimmeltem Reis isoliert. Es wurde festgestellt, daß dieses Mykotoxin zu Leberkrebs führen kann. Der LD50-Wert ist einer Tabelle zu entnehmen. In erster Linie kommt für die Bildung von Luteoskyrin Penicillium islandicum in Betracht. Aber auch bei anderen Penicillium spp. konnte dieses Mykotoxin bzw. das ähnliche Rugulosi (P. rugulosum) isoliert werden. P. islandicum kommt häufig auf Nüssen, Getreide, Getreideprodukten und Obstsäften vor. Aflatoxine Die Bezeichnung Aflatoxine stammt von dem Schimmelpilz Aspergillus flavus, bei dem erstmalig diese hochtoxische Substanz isoliert werden konnte. Inzwischen sind eine Reihe von Aflatoxinen bekannt. Es handelt sich dabei um Difuran-Cumarin-Derivate. Nur Aspergillus flavus und A. parasiticus bilden Aflatoxine. Es gibt jedoch bei diesen Schimmelpilzen auch Species, die kein Aflatoxin bilden bzw. bei denen noch keine nachgewiesen werden konnten. Offensichtlich wird die Intensität der Aflatoxinbildung über den Metabolismus induziert. So kommt es vor, daß selbst bei A. flavus Stämmen nicht alle Aflatoxin bilden. Im letzten Jahrzehnt hat man sich intensiv mit der Aflatoxin-Problematik beschäftigt, um geeignete Schlußfolgerungen für die Risikominimierung im Bereich der Lebensmittelindustrie treffen zu können Es lassen sich von bzw. aus nahezu allen Lebensmitteln aflatoxinbildende Schimmelpilze isolieren, wenn die Lebensmittel unter ungünstigen Bedingungen hergestellt, verpackt, gelagert, transportiert oder gehandelt werden. Besonders häufig findet man jedoch bei Hülsenfrüchten, Nüssen, Getreide, Mehl, Backwaren, Frischobst und -gemüse, Gewürzen aflatoxinbildende Mikroorganismen. Eine an dieser Problematik orientierte Lebensmittelhygiene ist deshalb von großer Bedeutung, und findet zunehmend in der Lebensmittelgesetzgebung Berücksichtigung. In der BR Deutschland gilt die AflatoxinVerordnung vom 30.11.1976 und die Futtermittel-Verordnung vom 16.6.1976, in denen die Höchstmengen festgelegt sind. Aflatoxine sind natürliche Karzinogene und sind die stärksten bisher bekannten oral wirkenden Leberkarzinogene. Die Toxizität wird anschaulich durch die letale Dosis 50 % deutlich. Dieser sogenannte LD50-Wert gibt an, bei welcher Konzentration des Toxins 50 % der Versuchstiere sterben. Einige Werte sind in der Tabelle aufgeführt. 05fh.doc 81 FH-MIKROBIOLOGIE UND HYGIENE DR. NAGL Zerstörung von Aflatoxinen: Hitze: sehr hitzestabil, durch Kochen nicht zerstört; Rösten und erhitzen im sauren Milieu auf 120°C 10min reduziert den Gehalt nur; Bestrahlung: UV-Strahlung und andere ionisierende Strahlen zerstören Aflatoxine; Brot und in wäßrigen Lösungen werden jedoch 20-50kGy benötigt ernährungspysiologisch und sensorische Veränderungen nicht anwendbar Extraktion mit Wasser und organ. Lösungsmitteln bringen auch nur Teilerfolge. LD50-Werte für ausgewählte Mykotoxine (LD50 = letale Dosis 50 %) Mykotoxin LD50-Wert Versuchstierart Aflatoxin Patulin Luteoskyrin Ochratoxine Sterigmatocystin Vergleich: Cyankali 1 - 3 mg 35 mg 221 mg 22 mg 800 mg kg-1 kg-1 kg-1 kg-1 kg-1 10 mg kg-1 Entenküken Maus Maus Ratte Maus Ratte Die wichtigsten Mycotoxine sind im Buch Mikrobiologie der Lebensmittel – Grundlagen von G. Müller und H. Weber auf der Seite 253 zusammengefaßt. 05fh.doc 82
