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Keimidentifizierung Lebensmittel

In der modernen Lebensmittelindustrie spielen Mikroorganismen eine bedeutende Rolle. Während einige dieser Keime im Zuge von Hygienemaßnahmen beseitigt werden müssen, werden andere gezielt als Starterkulturen in Lebensmitteln eingesetzt oder als natürliche, erwünschte Flora im Lebensmittel akzeptiert.

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Die Unterscheidung zwischen erwünschten und unerwünschten Keimen ist von entscheidender Bedeutung. 

Eine präzise Keimidentifizierung ist unerlässlich, sei es bei der gezielten Analyse von mikrobiologisch auffälligen Lebensmitteln oder zur Erfassung der genauen Keimzusammensetzung. Dieses Wissen ermöglicht es, die richtigen Maßnahmen zu ergreifen, um etwaige Probleme effektiv zu lösen. 

Bei LADR Biofocus wird mit modernsten Methoden zur Keimidentifizierung gearbeitet. Unser Team steht mit Rat und Tat zur Seite, um in allen mikrobiologischen Belangen kompetente Unterstützung zu bieten. 

Keimidentifizierung mittels MALDI-TOF MS 

Die Keimidentifizierung mittels MALDI-TOF MS (Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization Time-of-Flight Massenspektrometrie) ist eine hochmoderne und äußerst präzise Methode in der Mikrobiologie. Diese Technologie hat in den letzten Jahren die Identifizierung von Mikroorganismen revolutioniert und bietet eine schnelle und zuverlässige Lösung. 

Bei der MALDI-TOF MS handelt es sich um eine Massenspektrometrie-Technik, bei der die Molekülmasse eines Analyten, in diesem Fall eines Mikroorganismus, nach Ionisierung durch einen Laser ermittelt wird. Dieser Analyseprozess erfolgt in wenigen Sekunden und ermöglicht die Identifizierung von Bakterien und Pilzen auf molekularer Ebene. 

Der Ablauf der Keimidentifizierung mittels MALDI-TOF MS umfasst folgende Schritte: 

  1. Probenpräparation: Eine Probe des zu identifizierenden Mikroorganismus wird auf einem speziellen Targetträger aufgebracht und mit einer Matrixsubstanz vermischt, die die Ionisation des Analyten erleichtert. 
  2. Laserablation: Ein gepulster Laserstrahl wird auf die Probe gerichtet. Dies führt zur Verdampfung und Ionisation der Moleküle in der Probe, wodurch Ionen entstehen. 
  3. Massenspektrometrie: Die erzeugten Ionen werden beschleunigt und durch ein elektrisches Feld in ein Flugrohr geschossen. Die Zeit, die die Ionen benötigen, um das Flugrohr zu durchlaufen, wird gemessen und in ein Massenspektrum umgewandelt. Dieses Spektrum ist charakteristisch für das analysierte Mikroorganismus und wird mit einer Referenzdatenbank verglichen. 
  4. Identifikation: Die ermittelten Massenspektren werden mit der Referenzdatenbank abgeglichen, die Tausende von Spektren verschiedener Mikroorganismen enthält. Anhand des besten Übereinstimmungsmusters wird das zu analysierende Mikroorganismus identifiziert. 

Die Identifizierung mittels MALDI-TOF MS kann in wenigen Minuten durchgeführt werden, im Gegensatz zu herkömmlichen Methoden, die Stunden oder sogar Tage in Anspruch nehmen. Die Technik gewährleistet eine hohe Genauigkeit bei der Identifizierung auf Speziesebene und ist dabei kosteneffizient, da sie einen geringen Arbeitsaufwand erfordert und keine teuren Reagenzien benötigt. 

LADR Biofocus bietet professionelle Keimidentifizierung mittels MALDI-TOF MS durch hoch qualifizierte Expert*innen. Schnelle und präzise Ergebnisse zur mikrobiologischen Analyse inklusive ausführlicher Kommentierung zu den identifizierten Keimen bieten wir an. Gerne berät das LADR Biofocus-Team zu den Möglichkeiten der Keimidentifizierung. 

Keimidentifizierung mittels Gensequenzierung 

Die Keimidentifizierung mittels 16S-Gensequenzierung und ITS-Gensequenzierung sind zwei leistungsstarke Methoden in der Mikrobiologie, die es ermöglichen, Mikroorganismen und Pilze auf genetischer Ebene zu identifizieren. Sie basieren auf der Analyse spezifischer Gensequenzen, dem 16S-rRNA-Gen und dem ITS (Internal Transcribed Spacer) Gen, und liefern wertvolle Informationen über die genetische Vielfalt von Mikroorganismen und Pilzen. 

Die 16S-Gensequenzierung konzentriert sich auf das 16S-rRNA-Gen, das in den meisten Bakterien vorkommt. Dieses Gen enthält Regionen, die konserviert sind (d. h., sich nur wenig verändern) und Bereiche, die variabel sind und zwischen verschiedenen Bakterienarten variieren. 

Die ITS-Gensequenzierung zielt auf die Identifizierung von Pilzen, insbesondere auf die Analyse der Internal Transcribed Spacer (ITS) Regionen in der ribosomalen RNA. Diese Regionen sind hoch variabel und eignen sich hervorragend zur Unterscheidung verschiedener Pilzarten. 

Beide Analysen haben einen ähnlichen Ablauf: 

  • Probenentnahme: Eine Probe des zu identifizierenden Mikroorganismus wird gewonnen, beispielsweise aus Bodenproben, Wasserproben oder klinischen Proben. 
  • DNA-Extraktion: Die DNA der Mikroorganismen wird aus der Probe extrahiert, um sie für die Sequenzierung zugänglich zu machen. 
  • PCR (Polymerase-Kettenreaktion): Das 16S-rRNA-Gen wird mittels PCR vervielfältigt, um ausreichend DNA-Material für die Sequenzierung zu erhalten. 
  • Sequenzierung: Die vervielfältigte DNA wird anschließend sequenziert, wobei die Basenpaare der DNA-Sequenz ermittelt werden. 
  • Datenauswertung: Die erhaltenen Sequenzdaten werden mit Datenbanken verglichen, die bekannte 16S-rRNA-Sequenzen von verschiedenen Mikroorganismen enthalten. Anhand dieses Vergleichs kann die Identität des analysierten Mikroorganismus bestimmt werden. 

Trotz technischer Vereinfachungen bei der Durchführung der PCR, gilt für die Sequenzierung, dass hier für die sachgemäße Durchführung, Interpretation und Analyse der Daten immer noch ein hoher Grad an Erfahrung und Wissen erforderlich ist. 

Keimidentifizierung mittels Ganzgenomsequenzierung 

Die Keimidentifizierung in Lebensmitteln mittels Whole Genome Sequencing (Ganzgenomsequenzierung) ist eine fortschrittliche und hochpräzise Methode, die es ermöglicht, Mikroorganismen in Lebensmittelproben auf genetischer Ebene zu identifizieren. Diese innovative Technik hat die Lebensmittelindustrie revolutioniert, da sie eine äußerst genaue Analyse der genetischen Informationen von Mikroorganismen in Lebensmitteln ermöglicht. 

Die Ganzgenomsequenzierung vereint dabei zwei moderne Methoden: 

Next-Generation Sequencing (NGS): Mittels moderner Hochdurchsatzverfahren erfolgt die gleichzeitige Sequenzierung einer großen Anzahl von DNA-Fragmenten. Während des Prozesses werden die DNA-Basen der jeweiligen Fragmente präzise erkannt und in eine digitale Sequenz umgewandelt, die die Grundlage für die nachfolgenden bioinformatischen Analysen bildet. Die Hochdurchsatzsequenzierung ermöglicht es, umfangreiche genetische Informationen in einem Bruchteil der Zeit und mit erheblich geringeren Kosten, im Vergleich zu klassischen Verfahren, zu generieren. 

Bioinformatik: Die computergestützte Analyse und Verarbeitung der riesigen Datenmengen ist entscheidend, um das Genom zu rekonstruieren und genetische Informationen zu extrahieren. Auf Basis der nahezu vollständigen Genomdaten ist eine detailreiche phylogenetische Analyse möglich. So können Stammbäume, z.B. als Minimal Spanning Tree (MST), erstellt werden, um die genetische Verwandtschaft und evolutionäre Herkunft von Bakterien darzustellen. Zudem können Verbreitungswege von Krankheitserregern nachvollzogen und epidemiologische Zusammenhänge im Ausbruchsfall identifiziert werden. 

LADR Biofocus bietet die Ganzgenomsequenzierung zur Bewältigung komplexer Qualitätssicherungsmaßnahmen oder zur Früherkennung und Analyse von Ausbruchsgeschehen. 

Die Früherkennung von Ausbruchsgeschehen ist ein essenzieller Aspekt zur Überwachung von Infektionskrankheiten. Durch die Identifizierung von nachgewiesenen Bakterienspezies aus unterschiedlichen Patienten oder unterschiedlichen Lebensmitteln, können potenzielle Ausbrüche von Infektionskrankheiten frühzeitig und mit einer erhöhten Sicherheit erkannt werden. So ermöglicht beispielsweise eine standardmäßige Sequenzierung aller nachgewiesener Listeria monocytogenes in einigen Ländern mittlerweile ein effektives Frühwarnsystem. Diese Proaktivität ermöglicht eine rasche Reaktion der Gesundheitsbehörden, um Ausbrüche einzudämmen, Betroffene zu behandeln und die Verbreitung der Krankheit zu begrenzen. Die Früherkennung trägt maßgeblich dazu bei, die öffentliche Gesundheit zu schützen und die Auswirkungen von Ausbrüchen zu minimieren. 

Ein weiteres Beispiel zur Anwendung von Ganzgenomsequenzierung ist die Kontrolle der Betriebshygiene. Sollten in einem Betrieb wiederholt spezifische Keime nachgewiesen werden, kann dies einerseits durch einen kontinuierlichen Eintrag z.B. durch die Rohware geschehen. Andererseits ist auch eine Rekontamination durch immer die gleiche Quelle, zum Beispiel Biofilme oder andere Reservoirs, mitunter von pathogenen Keimen möglich. Durch Ganzgenomsequenzierung lässt sich aufklären, ob es sich immer um den gleichen Stamm handelt, was für eine betriebsinterne Kontaminationsquelle sprechen kann. 

Keimidentifizierung mittels Mikroskopie und Gram-Färbung 

Die Mikroskopie ist seit ihrer Entwicklung im 17. Jahrhundert kontinuierlich weiterentwickelt worden und hat einen unverzichtbaren Platz in der Mikrobiologie eingenommen. Sie ist heute ein entscheidender Bestandteil der mikrobiologischen Analytik und spielt eine zentrale Rolle in verschiedenen Anwendungsbereichen. 

Die Keimidentifizierung mittels Mikroskopie und Gram-Färbung ist eine essenzielle Technik in der Mikrobiologie, die es ermöglicht, Bakterien in die beiden Hauptgruppen, Gram-positive und Gram-negative Bakterien, zu klassifizieren. Diese bewährte Methode, entwickelt vom dänischen Bakteriologen Hans Christian Gram im Jahr 1884, ist nach wie vor von großer Bedeutung in der bakteriologischen Forschung und klinischen Diagnostik. 

Die Gram-Färbung basiert auf den unterschiedlichen Strukturen der Bakterienzellwände. Gram-positive Bakterien zeigen eine violett-blaue Färbung aufgrund ihrer dicken Peptidoglykanschicht, während Gram-negative Bakterien aufgrund ihrer dünnen Peptidoglykanschicht und der äußeren Membran rot-pink gefärbt sind. Diese Differenzierung ist von entscheidender Bedeutung für die Identifizierung von Bakterien. 

Die Gram-Färbung ist eine kostengünstige und schnelle Methode zur groben Klassifizierung von Bakterien, die oft als erster Schritt bei der Identifizierung unbekannter Mikroorganismen dient. Sie ermöglicht den Mikrobiologen, die morphologischen und strukturellen Merkmale der Bakterien zu beurteilen und liefert wichtige Hinweise für die weiterführende Diagnose. Selbst bei komplexen Mischkulturen wird die Gram-Färbung zur Klassifizierung der Keime erfolgreich eingesetzt. 

Nicht nur Bakterien, sondern auch Schimmelpilze können durch mikroskopische Analysen grob klassifiziert werden, was einen wertvollen Ausgangspunkt für die Ursachenforschung bietet. 

LADR Biofocus stellt hoch qualifizierte Expert*innen, die schnelle mikroskopische Keimidentifizierungen mit Bildaufnahmen und detaillierten Kommentaren zu den Ergebnissen durchführen. Unsere Dienstleistungen bieten eine zuverlässige Grundlage für eine präzise mikrobiologische Analyse von Proben. 

Serologische Typisierung von Salmonellen 

Die serologische Typisierung von Bakterien ist ein wichtiger Schritt in der Identifikation und Charakterisierung von Erregern, die in Krankheitsausbrüchen und Lebensmittelkontaminationen eine Rolle spielen. LADR Biofocus bietet bei kulturellem Nachweis von Salmonellen die Ermittlung des Serotyps nach dem Kauffman-White-Schema. 

Das Kauffman-White-Schema basiert auf der Untersuchung der Antigene, die auf der äußeren Oberfläche von Salmonellen vorkommen. Diese Antigene sind Proteine oder Kohlenhydrate, die spezifisch für bestimmte Salmonella-Stämme sind und es ermöglichen, diese Bakterien in verschiedene Serotypen zu unterteilen. Die Identifikation der Serotypen ist entscheidend, um Ausbrüche von Salmonellose zu verfolgen, Lebensmittelkontaminationen zu identifizieren und epidemiologische Studien durchzuführen.

Die Identifikation des Serotyps eines Salmonellenstamms ist von entscheidender Bedeutung, da sie Informationen über die Herkunft des Stammes, seine Verwandtschaft zu anderen Stämmen und seine potenzielle Virulenz liefert. Dies ist besonders wichtig bei Ausbrüchen von Salmonellose, da sie dazu beiträgt, die Infektionsquelle zu identifizieren und weitere Fälle zu verhindern. 

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