Von Stefan Widmann, Product Manager, Romer Labs

Gängige Testverfahren zur Umgebungsprüfung lassen sich allgemein in zwei Gruppen einteilen, von denen jede einen anderen Ansatz verfolgt: entweder die Prüfung auf Rückstände oder die Prüfung auf Mikroorganismen. In diesem Beitrag gehen wir auf verschiedene Technologien der jeweiligen Ansätze ein, auf ihre Funktionsweise sowie auf ihre Anwendbarkeit und Vorteile. Dieser Beitrag beschränkt sich auf Screeningmethoden und fokussiert weder auf immunologische noch DNA-basierte Methoden. Diese Methoden werden im vollständigen Beitrag auf unserer Webseite romerlabs.com/de diskutiert.

Rückstandsuntersuchungen ATP-Tests
Kommerzielle ATP-Testsysteme nutzen die in der Natur weit verbreitete Luciferin-Luciferase-Reaktion, um mit der aus ATP freiwerdenden Energie sichtbares Licht zu erzeugen. Je mehr Licht emittiert wird, desto mehr ATP ist vorhanden, was auf einen höheren Gehalt an Lebensmittelrückständen oder Mikroorganismen hinweist. Dabei darf ein wichtiger Punkt nicht übersehen werden: Da diese Systeme häufig zur Validierung der Reinigungseffizienz eingesetzt werden, sind auch Desinfektionsmittel häufig an der Reaktion beteiligt. Diese Desinfektionsmittel können zwar die Zellwände der Mikroorganismen schädigen, die ATP in den Zellen bleibt jedoch erhalten. Aus diesem Grund besteht nicht immer eine reelle Korrelation zwischen den auf einer Oberfläche vorhandenen lebenden Organismen und den Ergebnissen der ATP Messung.

ATP-Methoden haben noch einen weiteren potenziellen Nachteil: Je nachdem, welche Lebensmittelrückstände nachgewiesen werden sollen, bestehen Unterschiede im Hinblick auf ihre Anwendbarkeit. So eignet sich beispielsweise ein ATP-Test nicht für den Nachweis von Weizenmehl, einer Matrix mit hohem Verarbeitungsgrad, deren Rückstände nur wenig ATP enthalten. Rückstände von Fleischprodukten enthalten jedoch hohe Mengen an ATP.

Verfahren zum Nachweis von Gesamtprotein
Ein weiteres Konzept in der Rückstandsuntersuchung ist der Nachweis von Gesamtprotein, wobei nicht die Mikroorganismen selbst, sondern Aminosäuren, Peptide und Proteine nachgewiesen werden. Diese Tests sind sehr schnell durchführbar und das Ergebnis liegt innerhalb von einer Minute vor. Allerdings ist die Methode nicht empfindlich genug, um Proteine von einzelligen Mikroorganismen nachzuweisen. Aus diesem Grund lässt ein negatives Ergebnis bei dieser Art von Test nicht auf die Abwesenheit von Mikroorganismen schließen.

Nachweis von Mikroorganismen: Kulturmethoden mit chromogenen Medien
Dies sind die klassischen Methoden für das Hygienemonitoring in Verarbeitungsbereichen. Kulturmethoden werden in der ISO 18593 „Mikrobiologie der Lebensmittelkette — Horizontales Verfahren für Probenahmetechniken von Oberflächen“ behandelt. Nicht-selektive und selektive Medien können zum Nachweis spezifischer Organismen verwendet werden.

Methoden, die auf chromogenem Agar basieren
Grundsätzlich gibt es zwei Möglichkeiten, agarbasierte Methoden durchzuführen; entweder direkt oder indirekt über einen Verdünnungsschritt. Beide Methoden haben den Vorteil, dass sie quantitative Ergebnisse liefern.

Bei direkten Verfahren wird der Agar von Platten oder Dip-Slides direkt auf die zu untersuchende Oberfläche gedrückt. Abklatschplatten haben die Form von klassischen Petrischalen und typischerweise eine Oberfläche von 25 cm2. Dip-Slides sind doppelseitige Agarträger, die durch ein Kunststoffröhrchen geschützt sind und eine Agarfläche von 7 – 10 cm2 auf jeder Seite des Trägers aufweisen, was einer Gesamtfläche von 14 – 20 cm2 entspricht. Diese Systeme benötigen keine zusätzliche Ausrüstung und die Probenahme ist sehr schnell durchgeführt. Allerdings eignet sich diese Methode nicht für alle Probeflächen.

Tupfer, Tücher und Schwämme sind Hilfsmittel für die indirekte Probenahme. Nachdem ein Abstrich der zu prüfenden Oberfläche mittels Probenahmetools genommen wird, werden diese zur Verdünnung in eine Pufferlösung eingetaucht, die dann in herkömmlichen Petrischalen ausplattiert wird. Mithilfe dieser indirekten Methode können sowohl größere Oberflächen als auch schwer zugängliche, engen Stellen und Ritzen beprobt werden. Indirekte Methoden haben jedoch auch Nachteile: Es sind mehr Arbeitsschritte erforderlich und es werden zusätzliche Verbrauchsmaterialien benötigt.

Nachweismethoden auf der Basis chromogener Flüssigmedien
Diese Kulturmethode wird nur für den qualitativen Nachweis bestimmter Organismen oder Organismengruppen eingesetzt. Sie liefert keine quantitativen Ergebnisse, da die Mikroorganismen nicht gezählt werden. Bei Verfahren, die auf Flüssigmedien basieren, werden die zur Probenahme verwendeten Tupfer anschließend in Röhrchen getaucht, die mit Selektivmedien gefüllt sind. Die Proben müssen durchschnittlich mindestens 48 Stunden lang inkubiert werden, um ein negatives Ergebnis sicher zu bestätigen. Positive Proben können anhand der Farbänderung oder Fluoreszenz der angereicherten Probe bei einer bestimmten Wellenlänge identifiziert werden. Diese Tests sind in der Regel einfach durchzuführen und kostengünstig.

Der Nachteil von Systemen auf der Basis von Flüssigmedien ist ihre geringe Empfindlichkeit. Diese resultiert aus der Verwendung hochselektiver Medien, die das Wachstum anderer Bakterien gezielt unterdrücken. Bei dieser Methode besteht ein gewisses Risiko: Bakterien in der Verarbeitungsumgebung sind in der Regel bereits gestresst (geschädigt) und können absterben, wenn die Anreicherungsmedien zu selektiv sind. Andererseits kann es bei zu geringer Selektivität schwierig sein, bestimmte Mikroorganismen allein mithilfe selektiver Flüssigmedien nachzuweisen. Die Interpretation der Ergebnisse kann sich als schwierig erweisen und je nach Untersucher unterschiedliche Resultate liefern, da die Farbänderung bzw. die Fluoreszenz nicht immer kräftig genug ist, um ein eindeutiges Ergebnis erkennen zu lassen. Der Hauptvorteil von Methoden auf Basis von Flüssigmedien besteht darin, dass sie einfach durchzuführen und erschwinglich sind.

Schlussfolgerung
Die Wahl der richtigen Verfahren für Hygienetests ist nicht immer einfach. Die Entscheidung wird durch mehrere praktische Überlegungen beeinflusst: Wie viele Probestellen müssen beprobt werden und wie wichtig ist ein hoher Testdurchsatz? Wie können die Prüfer die Zeit bis zum Ergebnis optimieren, zumal die Untersuchung auf bestimmte pathogene Bakterien nicht jeden Tag durchgeführt wird und eher eine Überwachungsfunktion darstellt als ein Verfahren zur Qualitätskontrolle? Sind quantitative Ergebnisse erforderlich oder sind Anwesenheits-/Abwesenheits-Tests ausreichend? Da es nach wie vor nicht möglich ist, Keimzahlen unmittelbar nach der Reinigung zu bestimmen, müssen sich die Hersteller auf ATP- oder proteinbasierte Testsysteme verlassen. Diese dienen als grober Indikator dafür, ob es sicher ist, mit der Produktion zu beginnen, je nachdem, ob ATP oder Protein vorhanden ist oder nicht. Auch nationale Bestimmungen können diese Entscheidung beeinflussen. Anreicherungsbasierte DNA- oder immunologische Methoden sind anderen Verfahren in Bezug auf Sensitivität und Selektivität überlegen und für den Pathogennachweis am besten geeignet. Für den Nachweis und die Zählung von Indikatororganismen oder das generelle Hygienemonitoring können kostengünstigere Systeme wie Dip-Slides oder ATP-Systeme verwendet werden.

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Ausgabe September/Oktober 2020 „Der Lebensmittelbrief/ernährung aktuell”