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Reduktion von Escherichia coli durch den Einsatz von Bakteriozinen (2021)

Art

Hochschulschrift

Autor

Rößner, Alina Tabea (WE 8)

Quelle

Berlin: Mensch & Buch Verlag, 2021 — XI, 98 Seiten

ISBN: 978-3-96729-133-9

Verweise

URL (Volltext): https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/32268

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Abstract / Zusammenfassung

Mit pathogenen Mikroorganismen kontaminierte Lebensmittel können zu schwerwiegenden Erkrankungen führen und stellen ein Risiko für den Verbraucher dar. Dabei haben vor allem Lebensmittel tierischen Ursprungs ein hohes Übertragungspotential von Lebensmittelerregern auf den Menschen. Lebensmittelassoziierte Krankheitserreger wie Escherichia (E.) coli spielen eine bedeutende Rolle als Verursacher von Lebensmittelinfektionen beim Menschen. Durch den zunehmenden Einsatz von Antibiotika zur Bekämpfung bakterieller Infektionen wird die Entwicklung von Resistenzen gefördert. Bakteriozine stellen als antimikrobielle Proteine eine vielversprechende Alternative dar, weil sie nicht toxisch auf eukaryotische Zellen wirken und ubiquitär in der Umwelt und somit auch natürlicherweise im Lebensmittel vorkommen. Die von E. coli produzierten Colizine und Mikrozine gelten als große Hoffnung pathogene E. coli im Lebensmittel zu reduzieren. Ziel dieser Arbeit war es, E. coli-Isolate aus Lebensmittelproben auf das Vorhandensein von Bakteriozinen im Spot-Assay zu untersuchen und die Bakteriozinbildner anschließend weitestegehend zu charakterisieren. Dafür wurde mittels PCR zum einen auf das Vorhandensein bekannter Colizin- und Mikrozin-Gene und zum anderen die Einteilung der Isolate in bestimmte Phylogruppen untersucht. Darüber hinaus erfolgte eine Bestimmung des Molekulargewichtes der Bakteriozinextrakte mittels SDS-PAGE. Mittels Zellzahlreduktions-versuchen wurde der Einsatz von Colizinen im Nährmedium und im Lebensmittel untersucht. Aus verschiedenen Lebensmittelamatrices konnte bei 97,5 % der Proben E. coli isoliert und mittels MALDI-TOF MS-Analyse bestätigt werden. Dabei wurden 51,3 % der E. coli-Isolate aus Fleisch isoliert. Mindestens einen Referenzstamm lysierten 52,5 % der isolierten E. coli im Spot-Assay, wobei der Referenzstamm E. coli K-12 DH5α die höchste Sensitivität aufwies. Die Colizin-Gene B, E7 und Ia konnten am häufigsten bei den untersuchten lysierenden E. coli-Isolaten aus Lebensmitteln nachgewiesen werden. Die E. coli-Isolate wurden überwiegend den Phylogruppen A (37,5 %) und B1 (36,3 %) zugeordnet. Neun der 33 untersuchten Proteinextrakte zeigten eine Lyse-Bande zwischen 55 und 75 kDa auf dem Overlay-Agar des inkubierten SDS-Gels. Nach Detektion von Bakteriozinbildnern und Charakterisierung der Bakteriozine, wurde ein Bakteriozin-Konzentrat hergestellt. In Versuchen wurde anschließend ermittelt, ob dieses Konzentrat in der Lage ist, den Referenzstamm E. coli K-12 DH5α unter definierten Bedingungen zu reduzieren. Das Konzentrat wurde aus der Übernachtkultur des E. coli 2116-Isolates hergestellt. Das Isolat wies Gene für die Colizine E2 und K sowie für das Mikrozin B17 auf. Die E. coli 2116 Übernachtkultur wurde mittels Tangentialflussfiltration bei einem Cut Off von 100 kDa filtriert und bei einem Cut Off von 30 kDa aufkonzentriert. Nach unmittelbarer Zugabe des E. coli 2116-Konzentrats konnte die Zellzahl von E. coli K-12 DH5α von 107 KbE/ml sowohl bei 37°C als auch bei 4°C-Umgebungstemperatur um sechs Log-Stufen reduziert werden. Bei 37°C Umgebungstemperatur stieg die Zellzahl innerhalb von 24 h wieder auf 108 KbE/ml an. Bei 4°C Umgebungstemperatur blieb die Zellzahl über die Gesamtversuchsdauer konstant bei 101 KbE/ml. Der Einsatz von Bakteriozinen zur Reduktion von E. coli-Zellzahlen ist im Nährmedium bei einer Umgebungstemperatur von 4°C gut geeignet. Bei der Zugabe von E. coli 2116-Konzentrat zu Hackfleisch kam es abhängig vom eingesetzten Volumen des Konzentrates zu Reduktionen von einer Log-Stufe bis unterhalb der Nachweisgrenze. Je höher verdünnt das Konzentrat eingesetzt wird, desto weniger Bakteriozine sind im Ansatz vorhanden, weshalb die Reduktion schwacher ausfällt. Vermutlich kommt es zusätzlich zu Wechselwirkungen zwischen Bakteriozinen und Bestandteilen des Fleisches. Für zukünftige Versuche sollten deshalb verschiedene Bakteriozinkonzentrate auf unterschiedlichen Lebensmittelmatrices getestet werden. Außerdem sollten Versuche durchgeführt werde, welche die Mechanismen und Wechselwirkungen zwischen Bakteriozinen und verschiedenen Matrices genauer untersuchen.