Bakterien überleben in einigen der härtesten Umgebungen der Erde. Einer der wichtigsten Wege, wie sie diese rauen Umgebungen überleben, ist ihre Fähigkeit, Sporen oder Endosporen zu bilden. Schimmelpilz- und Pflanzensporen helfen bei der Vermehrung. Endosporen sind ähnlich aufgebaut wie Schimmelpilz- und Pflanzensporen, dienen aber dem Schutz der Bakterien, während Sporen in Schimmelpilzen und Pflanzen die Vermehrung unterstützen.
Was ist eine Spore?
Endosporen sind nicht vermehrungsfähige Strukturen, die sich als Stressreaktion bei bestimmten Bakterienarten bilden (Clostridium difficilezum Beispiel). Endosporen schützen Bakterien vor ungünstigen Umweltbedingungen. Das Sporenstadium von Bakterien ist resistent gegen ultraviolette Strahlung, Austrocknung, hohe Temperaturen, extremes Einfrieren und chemische Desinfektionsmittel. Aufgrund dieser Widerstandsfähigkeit können Bakterien in diesem Ruhestadium außergewöhnlich lange leben. Einige Arten, die als lebensfähig befunden wurden, sind 40 Millionen Jahre alt. (Cano, 1995) Wenn die Umweltbedingungen wieder günstig sind, können die Bakterien "aufwachen" und normale Stoffwechsel- und Fortpflanzungsfunktionen ausführen. Wenn pathogene Bakterien "aufwachen", können sie besonders gefährlich für die menschliche Gesundheit sein und stellen mit Sicherheit ein Risiko für die Lebensmittelsicherheit dar.
Wie bilden sich Sporen?
Wenn Bakterien unter Nährstoffmangel leiden oder andere Umweltstressfaktoren feststellen, beginnt der Prozess der Sporulation. Kurz gesagt, eine Zelle teilt sich in zwei Teile, wobei (vorerst) identische Kopien entstehen. Eine Kopie beginnt, die äußere Membranschicht zu verstärken, um die Spore zu bilden. Die andere Zelle umhüllt die neue Spore, um sie zu schützen, während sie noch die Endosporenwand, die sogenannte Vorspore, verstärkt. Wenn dieser Prozess abgeschlossen ist, zerfällt die äußere Zelle und setzt die Endospore frei, die nun vor einer Vielzahl von Bedrohungen geschützt ist. Sobald die Endospore ein geeignetes Umfeld findet, um wieder zu wachsen, löst sie die Schutzschicht ab und setzt ihr normales Zellwachstum und ihre Reproduktion fort.
Welche Lebensmittelindustrien sind von sporenbildenden Bakterien betroffen?
Die problematischste Gattung in Bezug auf lebensmittelbedingte Krankheitserreger ist Clostridium.
Clostridium botulinum produziert Botulinumtoxin und verursacht Botulismus. Betroffen sind vor allem die Konserven-, Fleisch- und Geflügelindustrie.
Clostridium perfringens ist eine der häufigsten Ursachen für Lebensmittelvergiftungen in den USA. Infektionen mit dieser Art von Bakterien können Nekrosen und Gangrän verursachen. Betroffen sind vor allem die Fleisch- und Geflügelindustrie
Clostridium difficile produziert mehrere Toxine, die beim Menschen Durchfall und Entzündungen verursachen. Es kann auch gegen Antibiotika resistent sein, was die Behandlung von sehr jungen oder immungeschwächten Patienten sehr schwierig macht. Dieses Bakterium kann zahlreiche Industriezweige befallen, von Trockenmilch für Säuglinge bis hin zu Fleisch. Die Sporen sind sehr hitze- und trockenheitsresistent, was die Bekämpfung erschwert.
Wie behandelt man sporenbildende Bakterien?
Die allgemeine Resistenz der Endosporen gegen gängige Chemikalien wie Alkohole, quaternäre Ammoniumverbindungen und Reinigungsmittel sowie ihre Widerstandsfähigkeit gegen physikalische Faktoren wie große Hitze oder geringe Wasseraktivität machen die Umsetzung eines wirksamen Bekämpfungsplans sehr schwierig. Am besten ist es, die Bakterien zu bekämpfen, bevor sie in eine Sporenform übergehen, und Desinfektionsmittel und chemische Mittel zu verwenden, die sich ideal für die Bekämpfung sporenbildender Erreger eignen. Bleiche ist wirksam gegen Endosporen nur wenn sie direkt mit dem Organismus in Berührung kommt. Wenn eine Oberfläche leicht mit der Hand geschrubbt werden kann, Biofilm ist leicht zu bekämpfen, und Bleichmittel können ein gutes Mittel sein, um sporenbildende Bakterien zu verhindern. Für schwer zugängliche Bereiche oder zum vollständigen Schutz der Pflanzen, Sterilex PerQuat-Flüssigkeiten kann den Biofilm entfernen, der sporenbildende Bakterien beherbergen kann, und die sporenbildenden Bakterien reduzieren, bevor sie die Möglichkeit haben, Endosporen zu bilden.
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Referenz
Cano, R., & Borucki, M. (1995). Wiederbelebung und Identifizierung von bakteriellen Sporen in 25 bis 40 Millionen Jahre altem dominikanischen Bernstein. Wissenschaft, 268(5213), 1060-1064. doi:10.1126/science.7538699