Mikroorganismen - Gefahren für die Gesundheit und Lebensmittel

MIKROORGANISMEN - GEFAHREN FÜR DIE GESUNDHEIT UND LEBENSMITTEL

Mikroorganismen sind aufgrund ihrer Anpassungsfähigkeit überall zu finden. Bakterien und Archäen besiedeln fast jeden Lebensraum, während Protozoen hauptsächlich in Gewässern vorkommen. Viren leben in Mikroben, Pflanzen und Tieren.

Einige Mikroorganismen können die menschliche und tierische Gesundheit gefährden. Die Übertragungswege sind vielfältig: Syphilis, AIDS und Malaria durch Blut und Körperflüssigkeiten, Borreliose und Hirnhautentzündungen durch Insekten, Schnupfen und Grippe durch Tröpfcheninfektion, Salmonellosen, Cholera und Kinderlähmung durch Lebensmittel und Wasser.

Da Keime über Lebensmittel übertragen werden können, ist Lebensmittelhygiene wichtig. Kontamination bezeichnet die unerwünschte Besiedelung von Lebensmitteln oder Gegenständen. Kreuzkontamination ist die Übertragung von Keimen von einem kontaminierten Gegenstand auf einen weiteren. Die Kontamination kann durch Tiere, Menschen, Pflanzen, Erdboden oder Wasser erfolgen. Es gibt primäre Kontamination (vor der Gewinnung) und sekundäre Kontamination (während der Bearbeitung oder Lagerung).

Kontaminationsorte

Erdboden

Im Ackerboden sind Bakterien, Hyphenpilze und Protozoen zu finden. Durch Düngung mit Jauche, Mist oder Viehhaltung können Fäkalkeime Krankheiten übertragen.

Gewässer

In natürlichen Gewässern finden sich Mikroben, typischerweise Bakterien der Gattung Pseudomonas. Steigender Schmutzgehalt und Abwassereintrag erhöhen die Mikrobenanzahl. Krankheitserregende Darmkeime können in Gewässern vorkommen, in die Abwässer geleitet werden. Grenzwerte für Trinkwasser sollen die Gesundheit schützen. Trinkwasseraufbereitung erfolgt durch Abtötung, Abtrennung oder Reduzierung von Keimen. Die Untersuchung von Trinkwasser erfolgt durch den Fäkalindikator E. coli. Weniger als 100 Bakterien pro 100 ml Trinkwasser sollten enthalten sein.

Luft

Über die Luft können Keime übertragen werden, z. B. Mycobacterium tuberculosis. Auch Pilze können durch Luftbewegungen übertragen werden. Viele Übertragungen geschehen durch Niesen, Husten oder Sprechen.

Normalflora

Mensch und Tier werden bereits bei der Geburt von Bakterien besiedelt. Die Normalflora ist meist nützlich, da sie gefährliche Keime zurückdrängt, das Immunsystem stimuliert, bei der Verdauung hilft und Vitamine synthetisiert. Generell gilt: Eine bakterielle Infektion bricht aus, wenn die pathogenen Bakterien die harmlose Normalflora übersteigen. Die Verdauung von Wiederkäuern ist von Mikroorganismen im Pansen abhängig. Dabei entsteht Methangas (durch Archäen gebildet).

Zoonosen

Zoonosen sind Krankheiten, die vom Tier auf den Menschen und umgekehrt übertragen werden können. Ein Beispiel ist der Pesterreger Yersinia pestis. Hygienemaßnahmen und verbesserte Trinkwasserqualität haben zu Verbesserungen geführt. Milchpasteurisierung hat Rindertuberkulose und Brucellose eliminiert. Trotzdem können Nutztiere über Infektketten infiziert werden. Viren sind meist wirtsspezifisch, aber es gibt virale Zoonoseerreger wie Tollwut, West-Nil-Fieber und Influenza. Auch Protozoen können Zoonoseerreger sein, z. B. Toxoplasmose.

Übertragung von Pflanzen

Pflanzen können Mikroben tragen. Es gibt Symbiosen, aber auch Pflanzenkrankheiten wie Mehltau, Grauschimmel oder Kraut- und Knollenfäule. Obst und Gemüse können mit Salmonellen, Shigellen, pathogenen E. coli-Stämmen sowie opportunistischen Keimen kontaminiert sein.

WACHSTUMSFAKTOREN UND VERDERB VON LEBENSMITTELN

Wichtig für mikrobielles Wachstum sind Wachstumsfaktoren (Temperatur, Nahrung, Umweltbedingungen) und der pH-Wert; man spricht von einem Wachstumsbereich. Wachstum und Vermehrung sind nur innerhalb dieses Bereiches möglich. Der Toleranzbereich ist die Spanne, die Mikroorganismen auch ohne Wachstum überleben können. Verderb ist eine Reduktion des Gebrauchswertes von Lebensmitteln durch stoffliche Änderungen. Mikrobielle Enzyme beschleunigen den Verderb, aber auch physikalische, biochemische und chemische Prozesse. Wichtig ist v. a. die Anfangskeimbelastung.

Lebensmittel können im Geschmack/Geruch, Aussehen und in der Oberfläche verderben. Verderb kann gesundheitsschädigend sein und Lebensmittelinfektionen hervorrufen!

Vor allem eiweißhaltige Nahrungsmittel sind von Fäulnis betroffen. Schimmelpilze rufen ebenfalls Verderb hervor, bilden Toxine und können auf fast allen Lebensmitteln vorkommen.

Temperatur und Wasseraktivität

Die Temperatur hat einen großen Einfluss auf das Wachstum von Mikroorganismen. Mikroorganismen werden nach ihrem Temperaturverhalten eingeteilt in:

• psychrophile (Wachstum bei Kälte)

• psychrotolerante (Wachstum bei kalten oder mittleren Temperaturen)

• mesophile (Wachstum bei mittleren Temperaturen)

• thermophile (Wachstum bei höheren Temperaturen)

Psychrophile und psychrotolerante Mikroorganismen wachsen bei Kühlschranktemperaturen, psychrotolerante sowie mesophile bei Raumtemperatur. Pilze sind mesophil oder psychrotolerant.

Das Kühlen von Nahrungsmitteln verhindert nicht die Schimmelbildung, aber die Bildung von Aflatoxinen. Niedrigere Temperaturen und Senkung der Wasseraktivität (Zugabe von Salz) verzögert den Verderb. Die Wasseraktivität wird als a_w-Wert ausgedrückt. Osmotisch aktive Substanzen entziehen Wasser.

Jeder Mikroorganismus hat seine eigenen optimalen bzw. tolerierbaren Werte für das Wachstum bezüglich Temperatur, Wassergehalt, Luftfeuchtigkeit, pH-Wert, Sauerstoff. Lebensmittel mit viel Wasser (hoher a_w-Wert) und einem nicht zu extremen pH-Wert sind anfälliger für den Verderb.

Die Abwesenheit von Sauerstoff garantiert keine Keimfreiheit! Clostridien können sich auch im anaeroben Milieu vermehren.

Durch die breite Vielfalt an Mikroorganismen gibt es kaum organische Substanzen in Lebensmitteln, die nicht zersetzt werden können. Die meisten Inhaltsstoffe pflanzlicher und tierischer Lebensmittel sind Polymere. Diese sind zusammengesetzt aus Monomeren. Polymere müssen zuerst in Monomere gespalten werden.

Kohlenhydrate können als Mono-, Di-, oder Polysaccharide vorliegen. Polysaccharide sind aus kleineren Bausteinen, den Mono- und Disacchariden aufgebaut. Polysaccharide können von Mikroorganismen mithilfe von Hydrolasen (z.B. Amylasen) abgebaut werden. Selbst Strukturpolysaccharide wie Cellulose können abgebaut werden.

Auch Proteine und Aminosäuren werden abgebaut; so verdirbt Fisch, der viel freie Aminosäuren aufweist, schnell. Proteine können eingeteilt werden in Faserproteine und globuläre Proteine, wobei die globulären leichter abbaubar sind. DNA und RNA sind ebenfalls Proteine, die Mikroorganismen mithilfe von Exoenzymen (Nukleasen) abbauen können. Lipide sind Fette und fettähnliche Stoffe. Für ihre Zersetzung müssen die Mikroorganismen Lipasen synthetisieren. Der ranzige Geschmack wird von einigen dabei entstehenden Fettsäuren verursacht.

Der Verderb von Lebensmitteln ist unterschiedlich schnell und hängt von den Inhaltsstoffen und der Struktur der Lebensmittel ab.

KONSERVIERUNG UND ABTÖTUNG VON KEIMEN

Ziel der Konservierung ist das Haltbarmachen von Lebensmitteln, ohne Geruch, Geschmack oder innere Qualität zu beeinträchtigen. Dies wird erreicht durch Wachstumshemmung der Mikroorganismen oder durch Keiminaktivierung (Sterilisationen, Pasteurisationen, Bestrahlungen).

Physikalische Konservierungsverfahren

• Änderung der Temperatur

  • Kälte: Kühlen, Tiefgefrieren (tiefgefrorene Lebensmittel = mikrobiologisch stabil)

  • Hitze: Pasteurisieren, Sterilisieren, Blanchieren, Kochen usw.

    • Pasteurisieren: Schonende Hitzebehandlung (unter 100 °C); Teilentkeimung

    • Sterilisieren: Abtötung/Inaktivierung aller Mikroorganismen, auch Endosporen; Milch: Ultrahocherhitzung (keine Keime mehr)

• Bestrahlung

  • Gammastrahlen

  • UV-Strahlen

• Senkung des Wassergehaltes

  • Trocknen

  • Gefriertrocknen

• Änderung der Gasphase

  • Verpacken in Vakuum

  • Zugabe von Schutzgasen

• Hochdruckverfahren: Druckeinwirkung von ca. 1000 – 8000 bar für einige Minuten

Chemische Konservierung

• Senken der Wasseraktivität

  • Zuckern

  • Salzen

  • Pökeln: Zugabe von Pökelsalz und Pökelhilfsstoffen

  • Räuchern

• Erniedrigung des pH-Wertes

  • In Säure einlegen (Essig-, Zitronen-, Wein- oder Milchsäure)

• Zugabe von Konservierungsstoffen (mit EWG-Nummern gekennzeichnet)

  • E 200 – E 203 Sorbinsäure

  • E 210 – E 213 Benzoesäure

  • E 214 – E 219 PHB-Ester

  • E 220 – E 228 Ameisensäure

  • E 236 – E 238 Schweflige

Biochemische Konservierungsverfahren

• Senken des pH-Wertes → Milchsäuregärung durch Milchsäurebakterien

  • Sauerkraut, Salzgurken, Bohnen, Speiseoliven, Rohwürste, …

• Bildung von Alkohol → alkoholische Gärung (Hefen, Bakterien)

MIKROORGANISMEN BEI DER HERSTELLUNG VON LEBENSMITTELN

In der Biotechnologie erfolgt die Umwandlung von Rohstoffen in wertvolle Stoffe bzw. Energie, so werden in der Lebensmittelbiotechnologie mithilfe von Mikroben landwirtschaftlich gewonnene Rohstoffe zu Lebensmitteln gemacht. Die Einsatzgebiete sind die Herstellung fermentierter Lebensmittel, mikrobielle Produktion von Biomasse sowie die Erzeugung von Hilfs- und Zusatzstoffen. Fermentierte Lebensmittel sind gut verdaulich, enthalten kaum giftige Substanzen bei hohen Vitamingehalten und gutem Geschmack.

Produktion mikrobieller Biomasse

Mikroorganismen, die zur Produktion von Biomasse verwendet werden, nennt man GRAS-Organismen (generally recognized as safe). Sie dürfen keinerlei schädliche Wirkungen aufweisen. Eingesetzt werden dabei Starterkulturen, Schutzkulturen, probiotische Kulturen, Speisepilze und Backhefe. Starterkulturen sind genau definierte Mikrobenstämme, die wichtige Produktionsschritte übernehmen, wie Hefen und Milchsäurebakterien. Beispiele sind Milchprodukte, Bier, Wein, Backwaren, aber auch Wurst- und Fleischwaren.

Schutzkulturen schützen Lebensmittel vor unerwünschten Keimen. Probiotischen Kulturen (v. a. Lactobacillen und Bifidobakterien) werden positive Wirkungen im Gastrointestinaltrakt nachgesagt. Zu den mikrobiell erzeugten Hilfs- und Zusatzprodukten gehören Enzyme (Amylasen, Proteasen, …), organische Säuren (Essig-, Zitronen-, Milchsäure), Vitamine (B2, B12, C, D2) und Aminosäuren.

Fermentierte Lebensmittel

Die Fermentation bezeichnet einerseits die Umwandlung organischer Stoffe in Säuren, Gase oder Alkohol durch Enzyme und andererseits ein biochemisches Verfahren zur Entwicklung von Aromen.

Fleisch und Speck werden zerkleinert und gekuttert, mit Starterkulturen (homofermentative Milchsäurebakterien, z. B. Lactobacillen), Pökelsalz und Gewürzen versehen, zusammengeballt und in Därme gefüllt. Danach reifen sie oder werden geräuchert. Daraus entsteht die Rohwurst. Es wird mit verschiedenen Maßnahmen versucht, Bakterien, die Verderb hervorrufen, die Vermehrung zu erschweren. Man spricht vom Hürdeneffekt, da diese Vermehrung auf lange Zeit nicht verhindert werden kann.

Hefen und Sauerteigkulturen werden zur Brotherstellung verwendet: Mehl, Wasser, Salz und Zusätze werden gemischt und geknetet, Hefe/Sauerteig zugesetzt, die Brote werden geformt und gebacken. Die Hefen bauen Zucker ab, CO2 und Alkohol entsteht. Der Alkohol wird beim Backvorgang entfernt. Das CO2 bildet Gasbläschen, die für das Backen wichtig sind. Bei Roggenbrot erfolgt eine Sauerteiggärung durch Milchsäurebakterien und säuretolerante Hefen. Die Mikroorganismen sind auch für den Geschmack zuständig, das Verhältnis von Milch- und Essigsäure im Sauerteig ist ausschlaggebend. Je nachdem, bei welchen Temperaturen hetero-/bzw. homofermentative Milchsäurebakterien das Brot gären, entsteht kräftiger oder milder Brotgeschmack.

Beim Bierbrauen dürfen laut dem Reinheitsgebot nur Hopfen, Malz und Wasser verwendet werden. Enzyme, wie z.B. Amylasen, spalten (in den Gerstekörnern gebildete) die Stärke. Früher wurde Bier nur mit einer Hefe mit einem Temperaturoptimum von 15-25°C hergestellt, dies sind die obergärigen Biere. Heute verwendet man oft andere Hefen mit einem Temperaturoptimum von 5-10°C, die Hefen setzen sich am Boden ab, das Bier ist untergärig. Auch für die Weinherstellung sind Hefen unerlässlich. Sowohl die alkoholische Gärung als auch die Milchsäuregärung sind beteiligt.

Sauermilchprodukte entstehen durch homo- und heterofermentative Milchsäurebakterien. Joghurtprodukte werden meist mit Streptokokken oder Lactobacillen hergestellt. Für die Herstellung von Käse nimmt man meist pasteurisierte Milch, die noch wenige Milchsäurebakterien enthält, und gibt sie der Kesselmilch hinzu („Dicklegen“); meist wird dabei Labferment hinzugegeben. Edelschimmelpilze veredeln die Oberfläche des Käses zusätzlich, wie z.B. Penicillium candidum, Penicillium camemberti und Penicillium roqueforti.

Auch die asiatischen Lebensmittel Sojasoße, Tempeh und Miso werden über Fermentation hergestellt. Speiseessig wird von Essigsäurebakterien hergestellt, wenn diese eine unvollständige Atmung durchführen.

LEBENSMITTELSICHERHEIT

Krankheitserregende Mikroorganismen stellen eines der größten Ernährungsrisiken dar. Bakterien, Toxine und Parasiten (Protozoen) spielen dabei im Vergleich zu Umweltgiften eine weit bedeutendere Rolle. Es können auch chronische Erscheinungen (durch Chemikalien oder Mykotoxinen) auftreten, die nicht sofort auffallen. Lebensmittelkontrollen, sowie strengere Hygienestandards helfen die Lebensmittelsicherheit zu verbessern, allerdings führen z.B. Tierzüchtungs- und Schlachtungsmethoden, Globalisierung der Lebensmittelmärkte, Veränderung der Essensgewohnheiten und erhöhter Kostendruck bei der Lebensmittelproduktion dazu, dass viele Infektionskrankheiten durch Lebensmittel übertragen werden. Zoonosen, viele Tiere auf engem Raum und Resistenzen durch massiven Antibiotikaeinsatz sind große Probleme in der Nutztierhaltung.

Erreger

Die gefährlicheren durch infektiöse Erreger ausgelöste Erkrankungen in unseren Breitengraden sind v.a. bakterielle Infektionen durch Campylobacter, Salmonella, Yersinia, E. coli und Shigella, virale Infektionen durch Rota- und Hepatitis-A-Viren sowie Infektionen durch Protozoen wie Giardia und Cryptosporidium. Bei einer 2010 in Deutschland durchgeführten Analyse der gemeldeten Infektionskrankheiten waren Campylobacter- und Rota-Virus-Infektionen mit Abstand am häufigsten. Generell lösen auch Noroviren extrem häufig Infektionskrankheiten aus, doch werden diese meist nicht über Lebensmittel übertragen.

Wie hoch die Mikrobenbelastung sein muss, um eine Erkrankung tatsächlich auszulösen, nennt man Infektionsdosis. Bei gesunden Personen ist diese generell relativ hoch. Bei gesunden Personen erkranken bei einer Belastung durch 1000 bis 1000000 aufgenommenen Keimen ca. 50% (je nachdem welcher Keim). Es gibt allerdings gefährdete Gruppen: Säuglinge und Kleinkinder, ältere Menschen, schwangere Frauen und Kranke bzw. Immungeschwächte sind viel gefährdeter und als Risikogruppen einzustufen. Hier können, je nach Erreger, bereits 10 Keime für einen Ausbruch ausreichen.

Das Ziel der Lebensmittelhygiene ist die Herstellung, Bearbeitung und Lagerung von gesundheitlich unbedenklichen Lebensmitteln. Dabei ist die Prophylaxe ein entscheidender Punkt. Die Erfassung und Bewertung von Gefahren durch Lebensmittel zählt ebenfalls zur Lebensmittelhygiene. Gesundheitsgefahren lassen sich einteilen in biologische (Krankheitserreger, Giftstoffe), chemische (Schadstoffe, Rückstände) und physikalische (Fremdkörper) Gefahren. Für Giftstoffe, Schadstoffe und Rückstände gibt es eigene Grenzwerte.

Lebensmittelhygiene ist vor allem wegen Krankheitserregern relevant, hat allerdings auch betriebswirtschaftliche Vorteile: die Qualität der Produkte ist gesichert und Produktionsausfälle werden vermieden.

Bakterien als Gesundheitsgefährdungen

Gramnegative Enterobacteriaceen gelten als häufige Auslöser von Lebensmittelinfektionen, grampositive Keime und Endosporenbildner gehören ebenfalls dazu. Einige Erreger vermehren sich auf Lebensmitteln und lösen Infektionen aus. Bei anderen ist die Infektionsdosis niedriger; sie müssen sich nicht vermehren, um eine Infektion auszulösen und werden über das Lebensmittel nur transportiert. Bei Lebensmittelinfektionen werden die Gifte erst im Gastrointestinaltrakt gebildet. Bei Lebensmittelvergiftungen bilden sich die Toxine bereits im Lebensmittel. Das Abtöten der Keime schützt in diesem Fall also nicht vor der Vergiftung, da die Gifte zur Erkrankung führen und nicht die Mikroben!

Die produzierten Toxine sind dabei unterschiedlich. Staphylokokken produzieren beispielsweise Durchfall-verursachende Enterotoxine. Botulismus-Erreger führen mit ihrem Nervengift zum Tod durch Atemlähmung.

Als opportunistische Keime werden Keime bezeichnet, die einem gesunden Organismus für gewöhnlich nicht schaden; sobald dieser Organismus aber geschwächt ist, werden sie zu einem Problem. Schutzmechanismen des Körpers gegen Infektionen sind ein nach außen gerichteter „Strom“ im Körper, der saure pH-Wert der Haut sowie die Normalflora, aber auch Erbrechen und Durchfall.

Lebensmittelinfektionen

Die Infektion kann unterschiedlich lokalisiert sein. Eine Enteritis beschränkt sich auf den Darmtrakt, eine Gastro-Enteritis betrifft zusätzlich den Magen (Gaster = Magen). Einige Erreger breiten sich auf den ganzen Körper aus (Allgemeininfektion). Bei einer Infektion haben die Bakterien die Schutzmechanismen des Körpers auf verschiedene Weise umgangen. Der Körper bekämpft Keime z.B. durch weiße Blutkörperchen.

Ob nun eine Infektion stattfindet, hängt von mehreren Faktoren ab. Jeder Keim weist eine andere Virulenz (=Fähigkeit, eine Infektion aufzubauen) auf. Die Vorbehandlung der Lebensmittel ist ebenfalls einflussnehmend genauso wie der Konsument selbst (Immunsystem, Zugehörigkeit zu einer Risikogruppe).

Salmonellen

Wichtige Enteritis-Auslöser sind die Salmonellen. Sie vermehren sich sehr schnell und unauffällig. Salmonellen befallen den Dünndarm, kurze und heftige Durchfälle mit Fieber und Erbrechen sind die Symptome. Meist ist die Infektion selbstlimitierend. Eine überstandene Infektion schützt nicht vor Reinfektionen. Der Hauptübertragungsweg ist der Mensch selbst (Langzeitausscheider). Aber auch Nutztiere und deren Produkte sowie pflanzliche Produkte enthalten Salmonellen. Hygiene, eine durchgängige Kühlkette sowie ausreichende Erhitzung von Fleisch beugen einer Salmonellose vor. Abgetötet und unschädlich gemacht werden können sie auf jeden Fall bei vollständigem Durchgaren von Lebensmitteln auf mindestens 70°C. Sie versetzen sich dazu in einen Ruhezustand, VBNC-Form genannt (viable but non-culturable).

Typhus oder die abgeschwächte Version, Paratyphus, wird von gewissen Salmonellentypen ausgelöst. Kontaminations-/Infektionsquellen sind Erkrankte und Dauerausscheider, die unbedingt behandelt werden müssen. Über Wasser und Lebensmittel wird Typhus ebenfalls übertragen. Lebensmittel- und Trinkwasserhygiene sind daher ausschlaggebend.

Campylobacter-Bakterien

Campylobacter-Bakterien gehören in Europa zu den häufigsten Durchfallerregern. Die Übertragung erfolgt direkt von Mensch zu Mensch oder als Zoonose sowie über Lebensmittel (kontaminierte Lebensmittel, v.a. rohes Fleisch und Rohmilch). Um sich zu schützen, sollte Kontakt mit Tieren/Tierkot vermieden, Lebensmittel ausreichende erhitzt und eine gute Personalhygiene durchgeführt werden.

Colibakterien

Nicht-pathogene Colibakterien befinden sich im Darm von Mensch und Tier, andere Colibakterien wiederum können Darminfektionen auslösen. Übertragen werden sie von Mensch zu Mensch oder Tier zu Mensch, bzw. über Lebensmittel (Schlachttiere, v.a. Rinder). Auch hier sind ausreichende Erhitzung von Fleisch, Kühlung roher Lebensmittel und Hygiene wichtige Präventivmaßnahmen.

Yersinien

Shigellen und Yersinien lösen ebenfalls Magen-Darm-Infektionen aus, der Erreger der Pest gehört ebenfalls zu dieser Gattung.

Vibrionen

Cholerabakterien gehören zu den sogenannten Vibrionen. Auch Cholera löst schwere Durchfälle mit möglichen Komplikationen aus. In der Therapie müssen Wasser und Elektrolyte gegeben werden, um den Flüssigkeitsverlust auszugleichen. Übertragen werden sie von Mensch zu Mensch (Erkrankte, Dauerausscheider) sowie über kontaminierte Lebensmittel bzw. Trinkwasser. Lebensmittel- und Trinkwasserhygiene bzw. -entkeimung sowie das Vermeiden ungekochter Lebensmittel sind bei der Prävention essenziell.

Listerien

Listerien sind äußerst gefährliche Lebensmittelkeime, die zu schweren Erkrankungen und Totgeburten bei Schwangeren führen können. Listeria monocytogenes toleriert extreme Umweltbedingungen. Der Keim kommt im Darm von Mensch und Tier, im Erdboden und im Wasser vor. Infektionsquellen sind vor allem Nutz-, Wild- und Schlachttiere sowie kontaminierte Lebensmittel. Erhitzung der Produkte und Hygiene sind auch hier als Präventivmaßnahmen ausschlaggebend.

Andere

Clostridium perfringens und Bacilleus cereus bilden hitzeresistente Endosporen aus und können daher auch durch Kochen nicht sicher zerstört werden. Allerdings lösen diese Keime eher leichte Lebensmittelinfektionen aus.

Lebensmittelvergiftungen

Auch Lebensmittelvergiftungen können von Bakterien ausgelöst werden.

Botulismus-Clostridien

Die Botulismus-Clostridien bilden extrem starke Gifte auf den Lebensmitteln und werden in zwei Gruppen unterteilt. Gruppe I (proteolytisch) erzeugt unangenehm riechende Produkte und befällt v.a. Gemüse und Fleischerzeugnisse. Gruppe II (saccharolytisch) findet sich vorzugsweise auf Fisch- und Fleischerzeugnissen. Das produzierte Nervengift führt zu typischen Lähmungserscheinungen; die Gabe eines Antiserums kann hier entgegenwirken. Aufgewölbte Konserven sind ein Hinweis auf Botulismusbakterien, da diese Gase produzieren. Da es sich um anaerobe Bakterien handelt, können sie auch in luftdichten Verpackungen vorkommen.

Staphylokokken

Staphylokokken sind eigentlich als „Eitererreger“ bekannt, können aber mit ihren hitzestabilen Toxinen auch Lebensmittelvergiftungen auslösen. Kochen und Garen töten nur die Staphylokokken, nicht aber ihre Toxine ab. Vor allem Angestellte im Lebensmittelbereich müssen daher auf Hygiene besonders achten. Problematisch sind jedoch die steigenden Resistenzen gegen verfügbare Antibiotika.

Histamin

Manche Bakterien produzieren Histamin, das im Körper letztendlich zu Kopfschmerzen, Kreislaufbeschwerden und Übelkeit führen kann. Fischkonserven, Rohwürste und Käse sind Beispiele für mögliche betroffene Lebensmittel. Auch hier ist die Aufrechterhaltung der Kühlkette sowie das Durchgaren von Lebensmitteln wichtig für die Prävention.

Andere

Mikroben im Wasser können durch Toxine Seetiere belasten; Muschel- und Fischvergiftung beim Konsumenten sind die Folge.

Weitere biologische Gesundheitsgefährdungen

Pilze

Für gesunde Menschen mit intaktem Immunsystem sind Pilze meist keine Gefahr, abwehrgeschwächte Personen können durch sie allerdings lebensgefährliche Infektionen erleiden. Mykotoxine sind von Schimmelpilzen gebildete Substanzen, die akute und chronische Vergiftungen auslösen können; dies macht verschimmeltes Essen bzw. Futter so gefährlich. Es können sogar Veränderungen im Erbgut ausgelöst werden.

Zu den wichtigsten Mykotoxinen gehören die Aflatoxine, gebildet von Aspergillus-Arten. Sie können das Erbgut verändern und greifen die Leber an. Häufig damit belastet sind Reis, Gewürze, Mais, Nüsse, Milchprodukte und Tierinnereien. Die von Aspergillus- und Penicillium-Arten gebildeten Ochratoxine finden sich v. a. in Getreide, Nüssen, Reis, Mais, Kaffee, Bier und Wein und sind leber- und nierentoxisch. Das sogenannte Mutterkorn wird vom Mutterpilz (Claviceps purpurea) v. a. im Getreide gebildet. Die Wirkungen beinhalten Fehlgeburten und Nervenschädigung. Patulin wird von Aspergillus- und Penicillium-Arten gebildet, schädigt Zellen und das Blut. Patulin kann in Obst (v.a. Äpfeln) und Gemüse zu finden sein. Fusarientoxine werden von Fusarium-Arten gebildet, schädigen das Immunsystem und können sterilisierende Wirkungen haben. Getreide, Nüsse und Mais sind besonders gefährdet.

Mykotoxine können sich sowohl auf dem Feld als auch bei der Lagerung bilden. Sichtbar verschimmelte Lebensmittel, gemahlene Zwischenprodukte und verarbeitete Lebensmittel können ebenfalls Mykotoxine enthalten. Die Vermeidung von Pilzbefall sowohl am Feld als auch bei der Lagerung. Die Entsorgung von verschimmelten Lebensmitteln sowie die Kontrolle der zugelassenen Grenzwerte sind wichtige Vorsorgemaßnahmen.

Prionen

Wie bereits erwähnt wird BSE (Rinderwahn) sowie Creutzfeld-Jakob von sogenannten Prionen (infektiösen Prionen) ausgelöst. Seit die Verfütterung von Tiermehl sehr streng geregelt wurde, sind die Infektionen zurückgegangen. BSE kann auch auf den Menschen übertragen werden; man spricht von der neuen Variante der Creuzfeld-Jakob-Krankheit (variant CJD, vCJD). Die Anzahl der Erkrankungen ist jedoch extrem niedrig.

Nervensystem und Augen von infizierten Rindern dürfen auf keinen Fall gegessen werden. Blut, Milch und Muskulatur stellen aber trotzdem eine Gefahr dar und sollten nicht verzehrt werden. Der BSE-Erreger ist sehr hitzestabil und kann weder durch Garen noch durch übliche Sterilisationsverfahren eliminiert werden. Die wichtigsten Präventionsmaßnahmen sind daher strenges Fütterungsverbot von Tiermehlen sowie Entfernung von Risikomaterial (z. B. Gehirn) bei geschlachteten Rindern.

Protozoen

Protozoen werden durch kontaminierte Lebensmittel bzw. Trinkwasser sowie durch ungegartes Fleisch übertragen. Erhitzt man die Nahrungsmittel auf 70°C oder friert man sie mehrere Tage bei -20°C ein, können sie vollständig abgetötet werden.

Toxoplasmen können viele Tiere befallen. Menschen infizieren sich überwiegend über den Kot von Katzen als auch durch den Verzehr von rohem Schweinefleisch. Für schwangere Frauen, welche vor der Schwangerschaft noch keinen Kontakt mit Toxoplasmen hatte, kann der Kontakt mit Toxoplasmen zu Missbildungen führen.

Cryptosporidien können über Wasser, aber auch von Kälbern selbst auf Menschen übertragen werden (Zoonose). Auch sie sind für gesunde Erwachsene meist unproblematisch, Immunsupprimierte können lebensgefährliche Diarrhöen bekommen. Weitere Beispiele für Magen-Darm-Parasiten sind Giardien (schwerer Durchfall) und Ruhramöben (Leberabszesse, Durchfall).

Würmer

Infektionen mit Band- und Fadenwürmern sind möglich. Bandwürmer, wie der Rinderbandwurm (TaeniasaginataTaeniasaginata), haften im Darm und bestehen aus Proglottiden, die Eier enthalten und ausgeschieden werden. Rinder nehmen die Würmer auf kontaminierten Wiesen auf, wodurch Finnen (Larven, welche von einer Zyste umgeben sind) entstehen. Menschen infizieren sich durch den Verzehr von nicht ausreichend gegartem, finnenhaltigem Fleisch. Der Mensch ist Endwirt, das Rind Zwischenwirt. Finnen werden durch Erhitzen (65°C für Minuten) oder Einfrieren (-18°C für Tage) abgetötet

Der Schweinebandwurm (Taenia solium) ist „bewaffnet“; er verfügt auf dem Kopf über einen Hakenkranz auf dem Saugnapf. Finnenhaltiges Schweinefleisch, kontaminierte Lebensmittel sowie Schmierinfektionen können den Schweinebandwurm übertragen.

Der Fuchsbandwurm befällt Füchse, Nagetiere, Katzen, Hunde, und auch Menschen. Er gehört zu einer der, für den Menschen, gefährlichsten Parasiten, da er in der Leber, seltener auch im Gehirn, Finnen bildet. Direkter Kontakt mit Tieren sowie kontaminierte Lebensmittel können zu einer Infektion führen.

Trichinen und Spulwürmer gehören zu den Fadenwürmern. Eine Spulwurminfektion kann zu Bauchschmerzen, Durchfällen und Erbrechen und im seltenen Fällen zu Leberabszessen sowie Lungenentzündungen führen. In einigen Fischarten können sich Heringswürmer befinden, sie führen bei einer Infektion zu starken Bauchschmerzen.

Tierische Schädlinge

Tierische Schädlinge (z.B. Nagetiere, Insekten) können Fraßschäden und Verschmutzungen auslösen, die das Essen ungenießbar machen. Zudem sind sie häufig Krankheitsüberträger.

Vögel

Unter den Vögeln fungieren v.a. Möwen und verwilderte Haustauben als Überträger von Milben, Parasiten und Bakterien.

Viren

Auch Viren können über Lebensmittel übertragen werden, so gelangen unter anderem Noro-, Rota- , Hepatitis A- und Polioviren in den menschlichen Körper. Nach neueren Untersuchungen sind Viren wahrscheinlich an den meisten Lebensmittelinfektionen schuld. Vermehren können sich Viren in den Lebensmitteln nicht, die Übertragung erfolgt fäkal-oral.

Viren sind widerstandsfähig gegen Kühlschrank-, Gefriertemperaturen und Magensäure. Noro- und Rota-Viren sind Hauptverursacher von Durchfall. Polioviren verursachen Kinderlähmung (selten dank Impfung). Hepatitis A wird durch infizierte Lebensmittel übertragen, wobei die Impfung wichtger ist als Hygiene.

Chemische und physikalische Gesundheitsgefährdungen

Unter der Schwellendosis bleiben Schäden aus, oberhalb des Schwellenwertes startet die Schädigung und wird größer, je höher die Dosis wird (Dosis-Wirkungs-Prinzip). Eine Ausnahme von diesem Prinzip bilden manche krebserregende Stoffe. Es kommt einerseits auf die Potenz des Giftes, andererseits auf die Menge an.

Vergiftungserscheinungen können sich akut oder chronisch äußern. Manche Stoffe weisen mutagene Eigenschaften auf, verändern also das Erbgut.

Geringe Gift- oder Strahlenmengen werden meist toleriert und von der Leber neutralisiert. Mittels toxikologischen Untersuchungen werden Höchstgrenzen für Stoffe festgesetzt.

• Der NOEL-Wert (no observed effect level) gibt jene Konzentration an, wo bei lebenslanger Aufnahme keine Veränderungen beobachtet wurden.

• Der ADI-Wert (acceptable daily intake) ist die höchste duldbare Tagesdosis; er beträgt ein Hundertstel der für Tiere unschädlichen Dosis. Auch bei Lebensmittelzusatzstoffen gibt es vorgeschriebene Höchstmaße.

Umweltgifte

Nicht nur Vertreter der Mikrobiologie, sondern auch Umweltgifte haben einen Einfluss auf die Lebensmittelsicherheit. Umweltgifte stehen nicht direkt mit der Produktion von Lebensmitteln in Zusammenhang, sondern mit der allgemeinen Belastung der Umwelt. Zu den chlororganischen Umweltgiften gehören z.B. Dioxine und DDT. Betriebschemikalien und Desinfektionsmittel können ebenfalls der Gesundheit schaden. Rückstände aus der Tier- (Arzneimittel) bzw. Pflanzenproduktion (Pestizide, Düngemittel) sind ebenfalls nicht zu vernachlässigen.

Bei Überhitzung von Nahrungsmitteln gehen wertvolle Inhaltsstoffe und oft der gute Geschmack verloren, außerdem entstehen chemische Stoffe, die der Gesundheit abträglich sind. So bildet sich z.B. bei der Produktion von Chips, Pommes Frites, Keksen und Knäckebrot das toxische Acrylamid. Die meisten Pflanzen enthalten bzw. enthielten vor gezielter Züchtung toxische Inhaltsstoffe, die allerdings oft durch die Zubereitung unschädlich gemacht werden können. So führen die in Erbsen, Bohnen und Linsen enthaltenen Lektine zur Verklumpung der Blutkörperchen ( ein Effekt, der bei Temperatureinwirkung von 85^oC für 15min verschwindet). Auch über Wind und Regenwasser in die Nahrungskette eingebrachte radioaktive Strahlung belastet Lebensmittel. Die Bestrahlung von Lebensmitteln zur Konservierung stellt nach heutiger Sicht aber keinGesundheitsrisiko dar.

Gentechnik

Gentechnisch veränderte Lebensmittel haben teilweise eien äußerst schechten Ruf, von ihnen gehen jedoch für die Konsumenten keine allgeminen Gefährdungen aus. Auf spezifische Gefährdungen müssen die jeweiligen Produkte geprüft werden, bevor sie in den Verkauf gehen.

Physikalische Gefahren

Es gibt auch physikalische Gefahren in den Lebensmitteln. Das Vorkommen eventueller Fremdkörper, beispielweise Metallssplitter, Glassplitter, Knoschensplitter, Gräten, Steine, Kunststoffe oder Hölzspäne, sollte mittels Sorgfaltsmaßnahmen verhindert werden. Gelingt dies nicht, werden Produkte zurückgerufen.