MIKROBIOLOGIE

Mikro- und andere Organismen, die durch ihr Vorkommen in Lebensmitteln Erkrankungen verursachen

Bitte beachten Sie, dass die folgenden Ausführungen nach besten Wissen und Gewissen zusammengestellt und bearbeitet wurden. Für evtl. Fehler und daraus resultierende Folgen können wir keinerlei Haftung übernehmen. Dieses Skript zielt auf die allgemeine Information interessierter Leser ab und kann den Expertenrat bei konkreten Fragestellungen nicht ersetzen!
Umfassendendere Informationen über Erreger und Infektionskrankheiten können Sie unter Anderem auf der Home-Page des Robert-Koch-Instituts abrufen:
http://www.rki.de

Gliederung

1.
Allgemeines
1.1
Begriffserklärung: Lebensmittelvergiftung - Lebensmittelinfektion
1.2
Für den Privathaushalt:
Ein paar einfache (und hoffentlich überflüssige) Regeln um Lebensmittelinfektionen/ -intoxikationen zu vermeiden
1.2.1
Regeln für den Umgang mit Lebensmittel
1.2.2
Lagerung /Aufbewahrung von Lebensmittel
1.2.3
Verwendung antibakterieller Reinigungsmittel im Haushalt
2.
Allgemeine Lebensbedingungen der Mikroorganismen (Bakterien, Hefe u. Schimmelpilze)
2.1
Temperatur
2.2
Feuchtigkeit
2.3
Sauerstoffbedarf
2.4
Bedeutung des pH-Wertes
3.
Morphologie und Anatomie der Bakterien
3.1
Morphologie
3.2
Anatomie
3.3
Sporenbildung
3.4
Eine systematische Einteilung d. Bakterien
3.5
Kolonien
4.
Grampositive Bakterien
4.1
Micrococaceae
4.1.1
Micrococcus
4.1.2
Staphylococcus
Lebensmittelvergiftung durch Staphylococcus aureus
4.2
Bacillaceae
4.2.1
Bacillus
Lebensmittelvergiftung durch Bacillus cereus
4.2.2
Clostridium
Lebensmittelvergiftung durch Clostridium perfringens
Lebensmittelvergiftung durch Clostridium botulinum
4.3
Streptococcaceae
4.3.1
Streptococcus
4.3.1.1
Fäkale S.
4.3.1.2
Lactis S.
4.3.1.3
Viridans S.
4.3.1.4
S.thermophilus
4.3.1.5
Pyogene S.
4.3.2
Pediococcus
4.3.3
Leuconostoc
4.4
Lactobacillaceae
4.5
Brochothrix thermosphacta
4.6
Listeria monocytogenes
Lebensmittelinfektion durch Listeria monocytes - Listeriose
5.
Gramnegative Bakterien
5.1
Gramnegative Verderbnisbakterien
5.2
Coliforme Bakterien
Lebensmittelinfektionen/ -vergiftung durch Escherichia coli
5.3
Pathogene gramnegative Bakterien
5.3.1
Salmonella
Lebensmittelinfektionen durch Salmonella typhi und Salmonella paratyphi
Lebensmittelinfektionen durch gastroenteritische Salmonellen
5.3.2
Vibrio
5.3.2.1
V.parahämolyticus
Lebensmittelinfektionen/ -intoxikation durch Vibrio parahämolyticus
5.3.2.2
V.cholerae
5.3.3
Yersinia
Lebensmittelinfektionen durch Yersinia enterocolitica
5.3.4
Campylobacter
Lebensmittelinfektionen durch Campylobacter jejuni
5.3.5
Shigella
5.3.6
Legionella pneumophila
6.
Übersicht: Häufige durch Lebensmittel übertragbare bakterielle Erkrankungen
7.
Hefen
7.1
Morphologie und Anatomie
7.2
Vermehrung
7.2.1
Die ungeschlechtliche Vermehrung
7.2.2
Bei der geschlechtlichen Vermehrung
7.3
Lebensbedingungen
7.4
Biochemische Eigenschaften
7.5
Vorkommen und Bedeutung
7.6
Systematik
8.
Schimmelpilze
8.1
Anatomie, Morphologie und Vermehrung
8.2
Biochemische Eigenschaften - Lebensbedingungen
8.3
Vorkommen und Bedeutung
Schimmelpilzgifte in Lebensmitteln
8.4
Systematik
8.4.1
Phycomycetes (Algenpilze)
8.4.2
Ascomycetes (Sacksporenpilze)
Aflatoxin
Ochratoxin
Patulin
8.4.3
Fungi imperfecti (unvollständige Pilze)
9.
Viren
9.1
Morphologie und Anatomie
9.2
Biochemische Eigenschaften - Lebensbedingungen
9.3
Vorkommen und Bedeutung
Lebensmittelinfektionen durch Viren
10.
Phycotoxin-Vergiftungen
Paralytische Intoxikation nach dem Genuss von Miesmuscheln
11.
Infektionen durch tierische Parasiten
Begriffsbestimmung
Maßnahmen, um Infektionen vorzubeugen
11.1
Dysenterie-Amöbe
11.2
Toxoplasmose
11.3
Bandwürmer
11.3.1
Rinderbandwurm (Taenia Saginata)
11.3.2
Schweinebandwurm (Taenia solium)
11.3.3
Fischbandwurm (Diphyllobothrium latum)
11.4
Heringswurm (Anisakis)
12.
Literaturverzeichnis

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1. Allgemeines

1.1 Begriffserklärung: Lebensmittelvergiftung - Lebensmittelinfektion


Lebensmittelvergiftungen oder -intoxikationen werden verursacht, wenn Mikroorganismen Giftstoffe (Toxine) im Lebensmittel produzieren und dadurch nach dem Verzehr Erkrankungen auftreten.

Lebensmittelinfektionen entstehen, wenn ein Lebensmittel infektionsverursachende Mikroorganismen enthält, die z.B. durch den Verzehr auf den Menschen übertragen werden und dieser in der Folge erkrankt. Die Schwere der Erkrankung hängt dabei meist vom Allgemeinzustand des Betroffenen ab, weswegen Kinder, Alte und anderweitig Kranke häufiger schwer erkranken als gesunde Erwachsene.

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1.2 Für den Privathaushalt:

Ein paar einfache (und hoffentlich überflüssige) Regeln um Lebensmittelinfektionen/ -intoxikationen zu vermeiden

1.2.1 Regeln für den Umgang mit Lebensmittel


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1.2.2 Lagerung/Aufbewahrung von Lebensmittel



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1.2.3 Verwendung antibakterieller Reinigungsmittel im Haushalt

... ist normalerweise überflüssig.
Dies gilt auch für Toiletten und Kinderspielzeug.
Desinfektionsmittel sollten nur aufgrund fachkompetenter Empfehlung eingesetzt (Anweisung vom Arzt oder Gesundheitsamt) und dann genau nach Anweisung (Dosierung, Einwirkdauer....). Jeder darüber hinaus gehende Gebrauch schädigt die Umwelt, verhindert ein Training der körpereigenen Abwehr, verursacht oder fördert Allergien und verhilft den Mikroorganismen zu einer besseren Resistenz!
Das gleiche gilt übrigens vielen natürlichen Stoffe mit antibakteriellen Eigenschaften, wie sie seit einiger Zeit vielen Reinigungsmitteln zugesetzt werden.
Viele ganz "normale" Vorgehensweisen und Mittel bei der Reinigung wirken außerdem hinreichend gegen die üblichen Mikroorganismen, so dass zusätzliche Maßnahmen ohnedies gänzlich überflüssig sind.

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2. Allgemeine Lebensbedingungen der Mikroorganismen (Bakterien, Hefe u. Schimmelpilze):

2.1.Temperatur:



Die meisten pathogenen Mikroorganismen gedeihen im mittleren Temperaturbereich, nachstehende Aufzählung gibt an, ab welchen Kühl-Temperaturen die Vermehrung der häufigsten pathogenen Bakterien wesentlich verlangsamt bzw. weitgehend verhindert wird.
Bakterium: Temperatur / Grad C
Bacillus cereus : 10
Clostridium botulinum Typ A u. B: 10
Clostridium botulinum Typ E u. F: 3 - 4
Clostridium perfringens: 15
Salmonella: 5
Staphylokokken: 10
Vibrio parahaemolyticus: 10
Yersinia enterocolitica: 0

Übrigens überleben Mikroorganismen Tiefkühltemperaturen; beim Auftauen und Einfrieren sterben nur wenige ab.

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2.2.Feuchtigkeit:


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2.3.Sauerstoffbedarf:

Man unterscheidet zwischen:

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2.4.Bedeutung des pH-Wertes:

Die meisten Bakterien bevorzugen neutrales Miljeu, Hefen und Schimmelpilze wachsen auch in saueren Umgebungen. Die Aktivität der Mikroorganismen führt oft auch selbst zu pH-Veränderungen im Lebensmittel, da z.B. der Abbau von Kohlenhydraten zur Bildung von Säuren, Abbau von Proteinen zur Bildung von Basen führt.
Allgemein gilt:


pH-Wertintervalle für das Wachstum von Mikroorganismen:

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3. Morphologie und Anatomie der Bakterien

3.1.Morphologie

Kokken sind kugelförmige Bakterien, die einzeln als Monokokken und aneinandergereiht als Streptokokken bezeichnet werden. Größere Anhäufungen bilden häufig eine Traubenform aus und werden dann Staphylokokken genannt.
Stabförmige Bakterien teilen sich nur senkrecht zu ihrer Längsachse, weswegen rundliche Gebilde bei einer großen Anzahl von Bakterien nicht entstehen. Mehrere aneinandergereihte stabförmige Bakterien werden als Streptobakterien bezeichnet.
Außerdem gibt es noch Spirillen, deren Zellen gebogen oder sogar schraubenförmig sind.

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3.2.Anatomie:

Die Bakterienzelle ist oft von einer Schleimkapsel (überwiegend aus Polysacchariden) umgeben. Die Kapsel schützt sowohl vor Angriffen der Wirtsgewebe als auch vor Austrocknung. Die Zellwand der Bakterienzelle besteht aus Lipopolysacchariden und Lipoproteinen und ist mit Poren versehen. Innerhalb der Zellwand befindet sich noch eine semipermeable Cytoplasmamembran. Im Cytoplasma befinden sich neben Wasser, Proteinen, Enzymen, Salzen u.s.w. auch das Erbmaterial (DNS), kleine Granula als Depot für verschiedene Stoffe, Ribosomen (Proteinsynthese)und das Mesosom (Einstülpung der Zellmembran, wichtig für die Teilung).
Drahtförmige Gebilde, sog. Geißeln, an der Außenwand der Zelle dienen manchen Bakterien der aktiven Fortbewegung.

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3.3.Sporenbildung:


Bei Bacillus- und Clostridiumarten.
Die Sporenbildung dauert 5 - 6 Stunden, wobei eine Spore pro Bakterienzelle gebildet wird.
Sporen sind resistent gegen Hitze, Kälte, Austrocknung, extreme pH-Werte, Bestrahlung und Gifte. Wenn das Miljeu wieder Bakt.wachstum zuläßt, bzw. verursacht durch bestimmte chem. Verbindungen oder Erwärmung auf 70 - 100 Grad C, wird die Spore aktiviert und entwickelt sich wieder zur Bakt.zelle.

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3.4 Eine systematische Einteilung d. Bakterien

Bakt. unterteilt man in Familien (Endung -aceae), Stämme (z.B. Staphylococcus) u. Arten (z.B. aureus), und man unterscheidet nach bestimmten Kriterien.
Ganz wichtig dabei ist die Färbemethode nach Gram (grampositive: violet-schwarz; gramnegative: rot; bedingt durch unterschiedlich aufgebaute Zellwände) Die Eigenschaften der grampositiven u. gramnegativen Bakt. beruhen auf grundlegenden biologischen Unterschieden und unterscheiden sich in wesentlichen Punkten:

Grampositive Bakterien enthalten auch Sporen bildende Stämme. Es gibt aerobe, mikroaerophile und anaerobe Arten. Viele sind resistent gegen ungünstige Lebensbedingungen wie Hitze, Gefrieren, Austrocknung und extreme pH-Werte. Allerdings sind nur wenige psychrophile darunter.
Grampositive Bakterien verursachen somit Verderb an der Oberfläche und in der Tiefe von Lebensmitteln und kommen häufig in gegarten oder anderweitig zubereiteten Speisen vor.

Gramnegative Bakterien bilden keine Sporen und sind Aerobier. Sie tolerieren meist nicht mehr als 45 Grad C und widerstehen ungünstigen Lebensbedingungen normalerweise nicht. Es gibt unter ihnen viele psychrophile Arten.
Gramnegative Bakterien sind somit Häufig die Ursache von Oberflächenverderb, bzw. von Verderbnis trotz kühler Lagerung und kommen oft in rohen und nicht anderweitig zubereiteten Lebensmitteln vor.

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3.5 Kolonien

Wenn Bakterien auf entsprechenden Nährböden gezüchtet werden, entstehen innerhalb kurzer Zeit sichtbare Kolonien, die wichtige Anhaltspunkte für deren Bestimmung liefern. Bestimmte Charakteristika sind kennzeichnend für eine spezielle Bakterienart, wie z.B. Konsistenz, Farbe, Form, Aussehen der Oberfläche oder Geruch.

Die Formulierung "Wachstum" im Zusammenhang mit Mikroorganismen bezeichnet immer den Vorgang der Vermehrung, d.h. Mikroorganismen "wachsen" indem sie ihre Anzahl vervielfältigen. Bei geeigneten Umweltbedingungen verdoppelt das Bakterium Escherichia coli seine Anzahl in nur 20 Minuten.

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4.Grampositive Bakterien

4.1.Micrococaceae

4.1.1 Micrococcus

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4.1.2 Staphylococcus
Lebensmittelvergiftung durch Staphylococcus aureus
Abb.: S. aureus auf einem Blutagar-Nährboden nach 12 Stunden - ca. natürliche Größe, die hellen Bereiche um die Kolonnien verdeutlichen die hämolytischen Eigenschaften.

S. aureus


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4.2.Bacillaceae

4.2.1.Bacillus
Lebensmittelvergiftung durch Bacillus cereus

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4.2.2 Clostridium
Lebensmittelvergiftung durch Clostridium perfringens
Lebensmittelvergiftung durch Clostridium botulinum
Abb.: Cl. botulinum, 1000fache Vergrößerung, einzelne Bazillen weisen verdickte Enden auf -> subterminale Sporen

Cl. botolinum


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4.3 Streptococcaceae

4.3.1 Streptococcus

Man unterscheidet vier Unterarten:

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4.3.1.1 Fäkale S.
Abb.: Streptococcus faecalis (enterococcus) in 1000facher Vergrößerung, als Diplokokken und kurze Ketten

Streptococcus faecalis


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4.3.1.2 Lactis S.

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4.3.1.3 Viridans S.
Abb.: Streptococcus viridans in 1000facher Vergrößerung

Streptococcuc viridans


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4.3.1.4 S.thermophilus
Wichtiges Bakterium i. d. Molkerei, z.B. Joghurtherstellung. Säuerung am besten bei 44 Grad C, da dieses Bakterium (siehe Name) höhere Temp. bevorzugt.

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4.3.1.5 Pyogene S.
Verursachen Infektionen (z.B. Halsentzündung, Furunkel u. Abszesse, Scharlach) bei Mensch u. Tier. Vermehren sich normalerweise nicht im Lebensmittel. Die Infektion kann alleine durch Übertragung auf Lebensmittel u. nachfolgendem Verzehr verursacht werden. Penicillin u. Erhitzung (Temperaturminimum: 15 Grad C, Temperaturoptimim: 37 Grad C)führen zum Absterben.
Abb.: Streptococcus pyogenes auf einem Blutagar-Närboden nach 18 Stunden. Die hellen Flächen um die Kolonien (ca. nat. Größe) zeigen die hämolytischen Eigenschaften.

Streptococcus pyogenes


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4.3.2 Pediococcus

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4.3.3 Leuconostoc

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4.4.Lactobacillaceae

Aufgrund unterschiedlicher Vergärung v. Glucose unterscheidet man:

Abb.: Lactobacillus acidophilus in 1000facher Vergrößerung

Lactobacillus


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4.5 Brochothrix thermosphacta

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4.6 Listeria monocytogenes

Lebensmittelinfektion durch Listeria monocytes - Listeriose

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5.Gramnegative Bakterien

Gramnegative Bakterien sind besonders bedeutend in Hinblick auf bakteriellen Lebensmittel-Verderb aufgrund ihrer Häufigkeit, ihres primitiven Nährstoffbedarfes und ihrer Fähigkeit sich bei Kühlraumtemperaturen zu vermehren. Diese Bakterien werden im Folgenden in drei Gruppen aufgeteilt u. besprochen.

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5.1 Gramnegative Verderbnisbakterien


Abb.: Proteus vulgaris in 1000facher Vergrößerung

Proteus vulgaris


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5.2. Coliforme Bakterien

(Escherichia, Klebsiella, Enterobacter, Citrobacter)
Lebensmittelinfektionen/ -vergiftung durch Escherichia coli
Natürliches Vorkommen und Übertragung auf Lebensmittel

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5.3 Pathogene gramnegative Bakterien

(Salmonella, Vibrio, Yersinia, Campylobacter, Shigella)

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5.3.1 Salmonella


Lebensmittelinfektionen durch Salmonella typhi und Salmonella paratyphi
Lebensmittelinfektionen durch gastroenteritische Salmonellen

(Betrifft die meisten Salmonellose-Fälle in unseren Regionen)

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5.3.2 Vibrio

mit den pathogenen Arten V.parahämolyticus u. V.cholerae.

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5.3.2.1 V.parahämolyticus
lebt im Wasser, u. hat besonders in Japan Probleme verursacht. Aerob, 10 - ca. 45 Grad C => überlebt Pasteurisierung nicht, pH-Grenze:5. Wächst am besten bei einem Salzgehalt von 2-4%, Hemmung ab 10% Salz.

Lebensmittelinfektionen/ -intoxikation durch Vibrio parahämolyticus

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5.3.2.2 V.cholerae:
Verbreitung über fäkal verunreinigtes Trinkwasser u. kontaminierte Lebensmittel. Verursacht starken Durchfall.
Abb.: V. cholerae in 1000facher Vergrößerung. Die Geißeln dienen der Fortbewegung.

V. cholerae


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5.3.3 Yersinia

Lebensmittelinfektionen durch Yersinia enterocolitica

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5.3.4 Campylobacter

Lebensmittelinfektionen durch Campylobacter jejuni

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5.3.5 Shigella

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5.3.6 Legionella pneumophila

-nicht Sporen bildende Bakterien, beweglich.
Dieser pathogene Erreger wird hier kurz besprochen, weil er durch das Lebensmittel Wasser übertragen wird und in der letzten Zeit häufiger aufgetreten ist.

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6. Übersicht: Häufige durch Lebensmittel übertragbare bakterielle Erkrankungen

Bakterie Keim- reservoir Häufig verursacht durch: Inkubationszeit Symptome         Dauer
        Erbrechen Durchfall Bauchschmerz Körpertemp. Anderes  
S. aureus Mensch Tiere keimarme, normalerweise gegarte Speisen eine - wenige Std. ja ja zumeist normal Kopf-, Muskel-schmerzen, evtl. Schock 1-3 Tage
B. cereus Erde stärkehaltige, gegarte Speisen ca. 12 Std. selten ja ja normal   ca. 12 Std.
Cl. per- fringens Erde Mensch Tiere Speisen mit Fleisch oder Geflügel, besonders wenn große Portionen am Vortag zubereitet wurden ca. 12 Std.   (8 - 24 Std.) selten ja ja normal   1 Tag
Cl. botulinum
Erde (Typ E: Wasser) Mit Erde verunreinigte Lebensmittel (Typ E: Fisch/ -produkte), gerne ungenügend gegarte oder eingesalzene hausgemachte Fisch-, Fleisch- oder Gemüsekonserven 12 - 36 Std (evtl. Tage) selten selten keine unter normal Seh-, Schluck-, Sprech- und Atemstö-rungen Falls nicht um-gehend behan-delt: tödlich
Entero- pathogene E. coli Mensch fäkal verunreinigte Lebensmittel und Wasser 1 Tag evtl. zumeist zumeist erhöht   ca. 2 Tage
S. typhi S. para- typhi Mensch fäkal verunreinigte Lebensmittel und Wasser 1 2 Wochen u. länger selten selten selten erhöht schlechtes Allgemein-befinden 4 - 6 Wochen
S.gastro- enteritis Mensch Tiere Tierische Lebensmittel, besonders Eier und eihaltige Speisen ohne ausreichende Wärmebehandlung 1 Tag (24 Std. - mehrere Tage) zumeist ja zumeist leicht erhöht   wenige Tage bis Wochen
V. para- hämolyti-cus Mensch Wasser Lebensmittel aus dem Meer 12 - 24 Std. zumeist ja zumeist erhöht evtl. blutiger Durchfall 3 Tage
Yersinia entero- colitica Mensch Tiere fäkal verunreinigte Lebensmittel, typisch nach ungenügender Wärmebehandlung oder nachfolgender Verunreinigung 3 - 7 Tage selten zumeist zumeist erhöht Evtl. Gelenkent- zündungen, allergische Reaktionen, Nieren-leiden akut wenige Tage bis eine Woche
Camphylo- bacter jejuni Mensch Tiere fertige Speisen werden durch infizierte Rohwaren kontaminiert 3 - 5 Tage selten ja zumeist erhöht evtl. blutiger Durchfall, Kopf-, Muskel- und Rücken-schmerzen, allgemeine Schwäche akut 3 - 6 Tage, Schwä-chege- fühl 1 - 2 Wochen
    Histamin in geräucherter Makrele oder Dosen-Tunfisch, vermutlich entstanden durch Bakterienaktivität Minuten bis 2 Std. zumeist zumeist   normal allergische Reaktionen wie Schwellung der Lippen, Hautrötung wenige Std.

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7. Hefen

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7.1 Morphologie und Anatomie

Runde, eiförmige oder zylindrische Zellen, die einzeln oder in Ketten vorkommen. Anatomie ähnlich wie bei Bakterienzellen, ebenfalls häufig von einer dünnen Schleimschicht aus Polysacchariden umgeben. Hefezellen sind unbeweglich.

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7.2 Vermehrung

Entweder ungeschlechtlich oder geschlechtlich.

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7.2.1.Die ungeschlechtliche Vermehrung

geschieht durch Zellteilung, wobei sich Knospungen bilden und die Chromosomen sich mitotisch verdoppeln. Die Erbanlagen bleiben somit unverändert. Die Tochterzelle kann sich genauso vermehren. Mutter u. Tochterzellen trennen sich entweder schnell oder bleiben zusammenhängen, wobei sich z.T. verzweigte Ketten bilden können, ein sog.Pseudomycelium.

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7.2.2.Bei der geschlechtlichen Vermehrung

bilden sich sog. Sacksporen (Ascus), die pro Ascus 1 - 8, normalerweise 4 Sporen enthalten. Nach der Kopulation bilden sich neue vegetative Hefezellen mit geänderten Erbanlagen.

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7.3.Lebensbedingungen