Immunchromatographie - Lebensmittelanalyse

Nachweis von Bakterien und Toxinen in Nahrungsmitteln

von Dr. Dieter Tanzer, Dr. Holger Schönenbrücher, Dr. Jörg Slaghuis

Erdnussbutter – sicher genießen

Über 700 Millionen Pfund Erdnussbutter verzehren die Amerikaner pro Jahr. Zu Jahresbeginn brachte ein Lebensmittelskandal das traditionelle Nahrungsmittel in Verruf. Heute tragen validierte Schnelltests auf Basis immunologischer und Real-Time-PCR-Verfahren dazu bei, dass den Amerikanern ihre Lieblingsspeise wieder schmeckt.

Die leckere hellbraune Creme ist einer der beliebtesten Brotaufstriche in den USA. Bis ein amerikanisches Kind auf die Highschool kommt, hat es im Schnitt etwa 1500 „Peanut Butter and Jelly Sandwiches“ gegessen. Auch die 7-jährige Tochter von Barack Obama ist keine Ausnahme: „Meine Tochter Sasha bekommt etwa drei Mal in der Woche Erdnussbutter-Sandwiches zu Mittag. Keine Eltern sollten sich Sorgen machen müssen, dass ihr Kind vom Mittagessen krank wird“, erklärte der US-Präsident in einer Rede vom März 2009, in der er grundlegende Restrukturierungen der Food and Drug Adminstration (FDA) ankündigte. Vorangegangen war eine Epidemie an Salmonellen-Erkrankungen, die durch verunreinigte Erdnussbutter und -paste verursacht wurde. Sie hatte eine der größten Rückrufaktion von Lebensmitteln in der US-amerikanischen Geschichte ausgelöst, von der weltweit mehr als 30 Länder betroffen waren. Allein in den USA erkrankten innerhalb von fünf Monaten mehr als 500 Personen an einer Samonellen-Vergiftung, acht davon starben.

Wie kommen die Salmonellen in die Nuss?

Werden Erdnuss-Lagerbestände z.B. durch den Kot infizierter Mäuse verunreinigt, zieht sich die Kontamination durch die ganze Produktion. Salmonellen überstehen Temperaturen bis zu 70 °C. Weder Erdnüsse noch viele aus Erdnussbutterprodukten hergestellte Erzeugnisse werden aber einer thermischen Behandlung unterzogen, die zur Abtötung der Bakterien führen würde. Schon nach einer Inkubationszeit von 7–72 h können die pathogenen Keime Kopfschmerzen, Erbrechen, Durchfall und Fieber verursachen. Etwa 0,1 % der Salmonellen-Erkrankungen verlaufen tödlich.

Mehr Sicherheit durch schnelle Tests

Mit schnellen und sicheren mikrobiologischen Testverfahren können kontaminierte Produkte und Speisen in kürzester Zeit identifiziert und so der Verbreitung bakteriell bedingter Lebensmittelerkrankungen vorgebeugt werden. Unter dem Markenamen Singlepath® und foodproof® bietet Merck mehrere alternative Nachweismethoden für Salmonellen an.
Singlepath® Salmonella ist ein einfach zu handhabender immunchromatographischer Test, der auf der Lateral Flow-Technologie basiert. Für den Schnelltest werden 25 Gramm des Nahrungsmittels mit einem speziellen Kulturmedium etwa 18 Stunden inkubiert. Danach wird eine Probe von 160 Mikrolitern entnommen und auf das Aufgabefeld des Testsystems gegeben. Der Nachweis dieses GLISA-Schnelltests (Gold Labelled ImmunoSorbent Assay) erfolgt mittels spezifischer, Gold-markierter Antikörper. Sie lösen mit den Salmonellen-Bakterien eine rote Farbreaktion aus. Die Testsätze lassen sich leicht und ohne Schulung des Laborpersonals einsetzen. Ein Kontroll- und ein Nachweisstreifen zeigen die Gegenwart des Erregers an. Schon nach 20 Minuten liegt das Ergebnis vor. An größere Labore mit höherem Probendurchsatz richtet sich der foodproof®-Test, ein molekularbiologischer Nachweis von pathogenen Bakterien in Lebensmitteln, der auf der PCR basiert. Angewandt wird die Real-time PCR-Methode, bei der die DNA in vitro amplifiziert wird. Die DNA eines Erregers wird über Sonden nachgewiesen, an die fluoreszierende Farbstoffe gekoppelt sind. Das bei der Fluoreszenz emittierte Licht lässt sich mit einem PCR-Gerät und entsprechender Software quantitativ und direkt analysieren. Konzentrationen von 103 Erregern/g können innerhalb von 60 bis 90 Minuten nachgewiesen werden.
Die Test-Kits sind mit zwei unterschiedlichen Fluoreszenz-Sonden – LightCycler- (Hybridisierungs-Sonden) und TaqMan-Sonden (Hydrolyse-Sonden) – erhältlich. Die Analysendauer verkürzt sich im Vergleich zu konventionellen Referenz-Methoden um mehrere Tage.

Steigende Nachfrage nach Schnelltests

Neben Salmonellen sind Campylobacter, Escherichia coli O157 und Listeria monocytogenes die am häufigsten untersuchten Erreger lebensmittelbedingter Erkrankungen. Weltweit wurden im Jahr 2008 rund 138 Mio. mikrobiologische Tests auf diese Pathogene durchgeführt, etwa die Hälfte davon mit traditionellen Methoden, 35 % mit immunologischen und 15 % mittels PCR-Verfahren. Rund 40 % aller Pathogentests werden in den USA durchgeführt, wobei der Anteil an Schnelltests bei 75 % liegt und weiter steigen wird. Von den rund 150.000 Lebensmittel verarbeitenden Betrieben werden jährlich lediglich 7000 kontrolliert. Eine neue FDA-Arbeitsgruppe für Lebensmittelsicherheit sowie Investitionen von 1 Mrd. US-Dollar in die Modernisierung von Laboren und Methoden sollen die Nahrungsmittelsicherheit erhöhen.

AOAC validiert Tests zum Samonellen-Nachweis

Erste Maßnahmen in den USA greifen. Beim ersten ERV (Emergency Response Validation)-Programm im Frühjahr 2009, das das AOAC Research International Institute ins Leben gerufen hat, verglichen unabhängige Labore die Analysenergebnisse für blind kodierte Proben Salmonellen-kontaminierter Erdnussbutter. Weltweit beteiligten sich acht Unternehmen an dieser Schnell-Validierung. Dabei wurden sowohl der Singlepath®- als auch der foodproof®-Testkit als alternative Nachweismethoden speziell für diese Anwendung validiert. Ein Großteil des Merck-Portfolios an Pathogen-Tests wurde von der AOAC-RI oder europäischen Instituten wie NordVal und MicroVal für den Lebensmittelbereich validiert.