Schnelltestverfahren für die Salmonellenüberwachung

Einsatz von Schnelltests zum Nachweis von Salmonellen in Lebensmittelherstellungs- und -verarbeitungsbetrieben   

Salmonellen sind eine Bakterienart, die schwere lebensmittelbedingte Krankheiten verursachen kann. Deshalb ist es wichtig, sie in der Lebensmittelproduktion zu entdecken, bevor sie die Endprodukte kontaminieren können. Während Listeria monocytogenes von den meisten Menschen in geringer Zahl verzehrt werden kann, ohne Schaden anzurichten, kann eine einzige Salmonellen-Bakterie ausreichen, um schwere Reaktionen hervorzurufen.   

Die gängigste Methode zum Nachweis von Salmonellen ist die ISO 6579:2017. Dieses Protokoll bietet einen standardisierten Ansatz für den Nachweis von Bakterien in verschiedenen Lebensmitteltypen und -matrices. Der ISO-Testprozess selbst umfasst mehrere Schritte:  

• Probenanreicherung,  
• Nachweis mittels Selektivnährmedien 

Das Protokoll nach ISO 6579:2017 ist international anerkannt und gilt als goldener Standard. Es ist jedoch zeitaufwändig und erfordert im Vergleich zu Schnelltestverfahren mehr Ressourcen.  

Mit Schnelltests können wir der ISO-Norm 16140 entsprechen, bei der die Ergebnisse innerhalb von Stunden vorliegen können. Bei Schnelltests werden häufig immunologische oder molekularebiologische  Verfahren wie Lateral-Flow-Geräte oder die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) eingesetzt. Solche Vorteile gegenüber der ISO 6579 wie Einfachheit, Benutzerfreundlichkeit und die Möglichkeit, sie überall und jederzeit durchzuführen, machen Schnelltests für die Industrie sehr attraktiv. 

Vergleich der Zeit bis zum Ergebnis von verschiedenen Schnellmethoden für die Salmonellen-Überwachung  

In den letzten zwei Jahrzehnten waren vor allem Schnelltests auf Basis von Abstrichen auf dem Markt, bei denen kolorimetrische oder chromogene Verfahren verwendet wurden. Bei diesen Tests wird ein Abstrich-Tupfer bebrütet. Die Ergebnisse werden anhand von Farbveränderungen, pH-Wert oder anderen Indikatoren ausgewertet. Diese Tests haben sich auf dem Markt noch nicht optimal bewährt, da sie eine hohe Rate falsch negativer und falsch positiver Ergebnisse aufweisen. Dies führte zum Aufkommen neuer Schnelltests und Technologien, um Salmonellen wirksamer nachzuweisen.    

Traditionelle Methoden, wie die Nutzung von den 3M Petrifilmen oder eine Anreicherung mit Differenzialmedien, sind in der Industrie für den Nachweis von Salmonellen in der Umwelt schon gut etabliert, wobei mit einer längeren Inkubationszeit von zwei bis drei Tagen gerechnet werden muss. Auch wenn diese Tests als schnell gelten, kann ein mutmasslich positives Ergebnis immer noch erst nach 48 bis 72 Stunden erhalten werden. Nichtsdestotrotz kommen diese Methoden bereits seit 20 Jahren in der Industrie zum Einsatz. 

Die Nachfrage nach noch schnelleren, einfacheren und kostengünstigeren Methoden ist sehr gross, um effizienter Massnahmen ergreifen zu können. Im Folgenden finden Sie eine Liste von Salmonellen-Schnelltests, die anhand der Zeit bis zum Ergebnis verglichen werden. Das heisst, die benötigte Zeit für die Probenahme, den Transport bis zum Labor, die Probenvorbereitung, die Inokulation auf Selektivmedien, die Inkubation und die Bestätigung. 

Polymerase-Kettenreaktion (PCR)  

Die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) ist ein molekularbiologisches Verfahren zur Vervielfältigung spezifischer DNA-Sequenzen. Die Funktionsweise beruht darauf, dass ein bestimmtes Gen oder eine bestimmte Sequenz, die für das Bakterium einzigartig ist, amplifiziert wird. Die amplifizierte DNA wird dann nachgewiesen und quantifiziert, was zu einem positiven oder negativen Ergebnis führt. Die PCR ist eine hochempfindliche und spezifische Methode zum Nachweis von Salmonellen. Sie wird häufig bei Tests für die Lebensmittelsicherheit eingesetzt, da sie bereits geringe Bakterienmengen in einer Probe nachweisen kann. Die PCR erfordert jedoch spezielle Geräte und geschultes Personal und wird ausschliesslich in einem Labor durchgeführt, wodurch die Testkosten weiter erhöht werden.   

Zeit bis zum Ergebnis: PCR-Tests können, sofern ein Labor vorhanden ist, vor Ort oder in einem externen Labor durchgeführt werden. Die Ergebnisse liegen innerhalb von 2-6 Stunden nach der Anreicherung und -aufbereitung vor (Gesamtdauer von der Probeentnahme, über die Inokulation, bis zum Erhalt des Ergebnisses = 3-4 Tage). 

Enzym-Immunoassay (ELISA)  

ELISA ist ein diagnostischer Schnelltest, bei dem Antikörper und Enzyme eingesetzt werden, um das Vorhandensein bestimmter Zielorganismen, wie z. B. Salmonellen, nachzuweisen. Das Verfahren funktioniert nach dem Prinzip des Immunoassays und wird häufig für die Analyse vor Ort verwendet. Der Test funktioniert, indem eine Lebensmittelprobe auf eine mit Salmonellen-spezifischen Antikörpern beschichteten Platte hinzugefügt wird. Wenn Salmonellen in der Probe vorhanden sind, binden sich die Antigene die Antikörper auf der Platte und bilden einen Antigen-Antikörper-Komplex. Das Vorhandensein des Komplexes wird dann durch Zugabe eines Enzyms nachgewiesen, wodurch ein sichtbares Signal erzeugt wird. Die ELISA-Methode ist ein einfaches, schnelles und kostengünstiges Verfahren zum Nachweis von Salmonellen und daher weit verbreitet. 

Zeit bis zum Ergebnis: Nachdem Proben entnommen und zum Labor transportiert wurden, kann nach der Probenvorbereitung und Inkubation die ELISA Methode angewendet werden. Die Ergebnisse können innerhalb von 3 bis 6 Stunden nach dem Start des Tests erhalten werden. (zusammen mit der Probenahme und der Inkubation dauert es insgesamt 3 bis 4 Tage, bis die Ergebnisse vorliegen). 

Schleifeninduzierte isothermale Amplifikation (LAMP)  

LAMP ist ein hochempfindlicher und spezifischer Test, mit dem Salmonellen in kurzer Zeit nachgewiesen werden können. Es handelt sich um ein molekularbiologisches Verfahren zur Amplifikation von DNA, welches unter konstanten Temperaturbedingungen durchgeführt wird. Im Vergleich zur PCR sind keine Temperaturzyklen erforderlich. Die LAMP-Technologie hat den Vorteil, dass sie einfach und schnell ist und sich für den Einsatz vor Ort eignet, wodurch die Zeit bis zum Erhalt der Ergebnisse verkürzt wird. Für die Durchführung von LAMP sind spezielle Geräte und Schulungen erforderlich.   

Zeit bis zum Ergebnis: LAMP-Tests können vor Ort oder in einem Labor durchgeführt werden, und die Ergebnisse liegen innerhalb von 2 bis 4 Stunden nach der Probenentnahme und -aufbereitung vor. 

Laterale-Flow-Immunoassay (LFIA)  

Der Lateral-Flow-Immunoassay (LFIA) ist ein diagnostischer Schnelltest, bei dem Antikörper und visuelle Indikatoren eingesetzt werden, um das Vorhandensein eines bestimmten Zielorganismus, wie z.B. Salmonellen, nachzuweisen. Der Test basiert auf einem Dünnschichtchromatographie Verfahren. Wenn Salmonellen vorhanden sind, reagieren diese mit dem Antikörper auf dem Streifen und erzeugen ein sichtbares, positives Signal. Die Methode ist einfach, schnell und erfordert keine spezielle Ausrüstung, was ihn ideal für die Analyse vor Ort macht. Der Test ist jedoch weniger empfindlich als PCR und kann zu falsch-negativen Ergebnissen führen.   

Zeit bis zum Ergebnis: LFIA kann vor Ort oder in einem Labor durchgeführt werden, und die Ergebnisse liegen innerhalb von 20-30 Minuten nach der Probenentnahme und -aufbereitung vor. 

N-Light^TM Salmonella Risk Viable test 

Die NEMIS Technologies AG hat den N-Light^TM Salmonella Risk Schnelltest entwickelt, um eine potentielle Salmonellen-Kontamination in der Umgebung eines Lebensmittelbetriebes frühzeitig zu erkennen. Die N-Light^TM-Methode eignet sich für den Einsatz in lebensmittelverarbeitenden Bereichen als Teil des Umweltüberwachungsprogramms. Mittels steriler Tupfer können die Proben entnommen und in die Nährlösung überführt werden. Für die Inkubation wird ein Heizblock verwendet und für die Auswertung der Resultate ein Luminometer. Das Pathogen-Screening kann somit ohne grossen Aufwand direkt in der Fabrik durchgeführt werden. NEMIS hat dabei eine einzigartige proprietäre Anreicherungsbouillon entwickelt, die eine Mischung aus Bakteriophagen enthält, um konkurrierende Mikroflora zu eliminieren, damit der Zielorganismus selektiv angereichert werden kann. Im Vergleich zu LAMP und LFIA ist der N-Light^TM Salmonella Risk Schnelltest empfindlicher als chromogene Verfahren.  

Zeit bis zum Ergebnis: der N-Light^TM Salmonella Risk-Schnelltest ist eine der schnellsten Methoden auf dem Markt. Die Ergebnisse von der Probennahme bis zur Auswertung liegen bereits nach 24 Stunden vor. 

Schlussfolgerung  

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Kosten-Nutzen-Verhältnis von Schnelltestverfahren von den spezifischen Bedürfnissen der Lebensmittelproduzenten abhängt. Schnelltests bieten viele Vorteil und sind vor allem kostengünstiger als herkömmliche Methoden. Faktoren wie Zuverlässigkeit, Kosten und Benutzerfreundlichkeit sollten beim Risikomanagement berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass die Betriebe, die für sich am besten geeignete Methode anwenden.