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Lebensmittelmikrobiologie (Fach) / Lebensmittelvergifter (Lektion)
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- Endosporenbildern C. botulinum - Toxine · Bisher 7 serologisch differenzierbare Toxine (Exotoxine) · A, B, E, F à Botulismus beim Menschen, C1, C2 und D > Erkrankung bei Tieren · Letale Dosis von Toxin A für den Menschen: 70 µg (orale Aufnahme) · Hitzeempfindlich! Inaktivierung bei 100 °C · Toxinaufbau S-Toxin (toxische Komponente, Peptid mit 150 kDa): wird proteolytisch in eine L- und eine H-Kette gespalten ( = Aktivierung) S-Toxin wird durch eine atoxische Komponente geschützt (Aggregat = M-Toxin)
- Endosporenbildner Wirkungsweise Botulismus-Toxin o Blockierung der Impulsleitung (Freisetzung von Acetylcholin) o Verhinderung der Muskelkontraktion à Lähmung o Betroffen vor allem: Augen-, Rachen- und Lungenmuskulatur
- Endosporenbildner C. botulinum - Infektkette Erdbodenverunreinigungen (Sporen) Vermehrung und Toxinproduktion in geeigneten LM Magenpassage Resorption im Dünndarm Blut Nerven
- Endosporenbildner C. botulinum - Krankheitssymptome · 12 – 36 h nach Aufnahme: Übelkeit, Erbrechen, Magen-Darm-Störungen · Augenprobleme: Doppelsehen, Lichtsehen, Flimmern und Pupillenstarre · Schluckbeschwerden, Sprachstörungen aufgrund der Lähmung der Schlund- und Zungenmuskulatur, Versiegen der Speichelproduktion · Lähmung der Gliedmaßen · Größte Gefahr: Atemlähmung
- Endosporenbildner C. botulinum - Diagnose und Therapie Diagnose · Toxinnachweis über Tierversuch oder ELISA Therapie · Gabe von Antitoxin · Acytylcholin-ersetzende Substanzen · Verdünnung des Toxins durch Infusionen · Sauerstoffbeatmung
- Endosporenbildner C. botulinum - gefährdete LM · Vakuumverpackungen, Konservendosen (anaerobes Milieu) · Luftdichte Abpackungen à Senkung des O2-Partialdruckes durch aerobe MO, lebensmitteleigene Enzyme · Fischprodukte (z.B. geräuchertes Forellenfilet), häufig vakuumverpackt · Hausgemachte LM (Schinken, Wurstwaren) · Eingeweckte pflanzliche und tierische LM · Honig (Säuglinge!)
- Endosporenbildner C. botulinum - Prävention · Kontamination mit Erdboden und Staub vermeiden · Zusatz von Konservierungsstoffen (Nitrat/Nitrit: Wechselwirkung mit Ferredoxin bei Clostridien) · Erhitzen von LM o Die > 10 °C gelagert wurden: 121 °C für 3 min o Die < 10 °C gelagert wurden: 90 °C für 5 min · Ansäuerung der LM auf pH < 4,5 · Absenken des aw-Wertes auf < 0,95 · Lagerung von LM o Mit aw-Wert > 0,97 bei unter 3 °C o Mit aw-Wert < 0,97 bei unter 10 °C
- Endosporenbildner C. botulinum - Anwendungsfelder Botulismus-Toxin · Behandlung von Bewegungsstörungen (Neurologie) · Schmerztherapie · Therapie bei Zähneknirschen · Hyperhidrose (übermäßige Schweißproduktion) · Kosmetische Anwendung
- Endosporenbildner C. perfringens - Eigenschaften Vorkommen: Erdboden, Intestinaltrakt von Mensch und Tier Grampositiv Anaerob Stäbchen 5 Typen (A-E) je nach Toxinspektrun A > Wundinfektionen (Gasbrand) und LM-Vergiftungen: alpha-Toxin (Lecithinase), Kollagenase, DNAse, Enterotoxin C > nekrotisierende Enteritis (Darmbrand) Vegetative Zellen gelangen über ungenügend erhitzte oder unsachgemäß gekühlte Speisen in den Darm à Vermehrung auf 106 Zellen/g à Sporulation mit Toxinbildung
- Endosporenbildner C. perfringens - Wachstumsansprüche 15 – 50 °C (Optimum: 43 – 45 °C) aw-Minimum 0,97 – 0,95 pH-Minimum 5,0 empfindlich gegenüber Einfrieren (Nachweis!)
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- Endosporenbildner C. perfringens - natürliche Standorte Erdboden, menschlicher/tierischer Darmtrakt (Konz. bei gesunden Menschen: 102-104 / g Stuhl)
- Endosporenbildner C. perfringens - Infektkette Ausgangspunkt: fäkale Verunreinigungen, Erdboden, Staub, Abwässer Rind- und Geflügelprodukte Zubereitungstemperaturen oft nicht ausreichend, um Sporen abzutöten Ungenügende Kühlung Vermehrung auf Konzentrationen > 106 Zellen/g LM Vermehrung nur unter anaeroben Bedingungen (im Inneren größerer Fleischstücke, am Boden eines gefüllten Topfes) Vegetative Zellen gelangen in den Darmtrakt Sporulation mit Toxinbildung Erhöhte Permeabilität der Blutkapillaren 8 – 20 h nach Aufnahme des LM: Diarrhöe Nach 10 – 24 h Abklingen der Symptome, selten Komplikationen
- Endosporenbildner C. perfringens - Diagnose Meist über den quantitativen Nachweis vermehrungsfähiger Zellen/Sporen im Stuhl des Patienten (> 106 / g Stuhl) Selten Toxinnachweis Doppelzonenhämolyse reverser CAMP-Test
- Endosporenbildner B. cereus - Eigenschaften Grampositiv Stäbchen Fakultativ anaerob Beweglich Natürlicher Standort: Erdboden Bildung mehrerer Toxine während der logarithmischen Wachstumsphase o Diarrhöe-Toxin o Emetic-Toxin (Erbrechen)
- Endosporenbildner B. cereus - Wachstumsansprüche 15 – 50 °C (Optimum 28 – 35 °C), psychrotrophe Stämme + 4 °C (B. weihenstephanensis) aw-Minimum 0,91 – 0,95 pH-Minimum 4,3 – 4,9
- Endosporenbildner B. cereus - Infektkette Ausgangspunkt: Erdboden, Staub, Gewürze Vermehrung im LM auf Zellzahlen > 106 /g
- Endosporenbildner B. cereus - Diarrhöe-Toxin Hitzelabiles Protein Empfindlich gegenüber proteolytischen Enzymen (z.B. Trypsin) Inaktivierung durch 60 °C, wenige Minuten oder pH < 5,0 Krankheitssymptome 8-16 h nach Aufnahme, Abklingen nach 12-24 h
- Endosporenbildner B. cereus - Emetic-Toxin Erbrechens-Toxin Thermostabil Resistent gegenüber proteolytischen Enzymen Stabil bei pH > 2,0 Krankheitssymptome nach 30 min bis 6 h nach Aufnahme, Abklingen nach 6-24 h 12er Peptid o Ringförmig (D-Leu-D-Ala-L-Val-L-Val)3 o Nicht durch Ribosomen zusammengesetzt o Besteht nur aus hydrophoben AS o Es gibt für dieses Peptid kein direktes Gen (PCR nicht möglich) o Es gibt nur ein Enzym, welches detektiert werden kann
- Endosporenbildner B. cereus - Diagnose Zellzahl > 105 /g im LM oder im Stuhl des Patienten
- Endosporenbildner B. cereus - betroffene LM Diarrhöe-Toxin: Eiweißreiche LM (Gemüse, Saucen, Suppen, Fleischprodukte) Emetic-Toxin: Reisgerichte Psychrotolerante Stämme: Milch (Überleben des Pasteurisationsprozesses > Vermehrung auch unter Kühlung)
- Viren Eigenschaften Kein Lebewesen (kein Stoffwechsel, kein Wachstum / Biomassenaufbau) 20 – 300 nm Größe Nukleinsäure, 5 – 230 kB, RNA oder DNA Capsid = Proteinhülle o Self-assembly des Capsids Virus-spezifische Enzyme Optional: Membran (Hülle) Morphologie o Linear o Ikosaedrisch o Komplexer, z.B. Bakteriophagen
- Viren Systematik · Nach Nukleinsäure-Typ (DNA oder RNA) · Morphologie (mit oder ohne Hülle) · Wirt (Tier, Pflanze, Bakterium) · Replikationsstrategie
- Viren Infektionszyklus · Anheftung an Wirtszelle, Rezeptor · Eintritt der Nukleinsäure in Zelle, Verlust des Capsids · RNA bindet direkt an Ribosomen des Wirtes
- Viren Nachweis · Kultivierung im Hühnerei oder in Kultur des spezifischen Zielgewebes · Elektronenmikroskop · ELISA (Proteine des Capsids) · PCR (Reverse Transkription vorschalten à cDNA)
- Viren Replikation · Anheften des Virions an Wirt · Injektion der Nukleinsäure in die Zelle · Synthese der Nukleinsäure und des Proteins durch den Zellmetabolismus · Zusammenbau von Capsomer, Einpacken der Nukleinsäure in neue Virionen · Freisetzung reifer Virionen aus Zelle
- Hepatitis A-Virus Eigenschaften · Picornavirus (ssRNA, unbehüllt) · Fäkal-oral übertragbar · Größe: 27-29 nm · Resistent gegen Trinkwasserchlorung, stabil bei pH 3,0
- Hepatitis A-Virus Infektionskette · Nach Infektion Vermehrung im Darmepithel · Generalisierte Verbreitung im Körper · Inkubationszeit 2-4 Wochen · Grippeähnliche Symptome, Gelbsucht (Leberdefekt) · Symptome erst nach Ausscheidung · Vorbeugung durch konsequente (Betriebs-)Hygiene
- Noro-Virus Eigenschaften · Caliciviridae (ssRNA, unbehüllt) · Fäkal-oral übertragbar · Größe 27 – 40 nm · Keine Vermehrung in Zellkultur
- Noro-Virus Infektkette · Geringe Infektionsdosis (10 – 100 Viruspartikel) · Inkubationszeit 12 – 48 h · Krankheitsdauer 1 – 3 Tage · Gastroenteritis (Übelkeit, Erbrechen, Durchfall) · Abtötung von Noroviren bei 90 °C für 2 min