Analytische Detektion mikrobiologischer Kontaminationen anhand von Quorum sensing‐Molekülen in technischen Wässern der Milchverarbeitungsindustrie

Mikrobielle Kontaminationen stellen in der Lebensmittelindustrie, insbesondere in der Milchverarbeitungsindustrie, ein ubiquitäres Risiko dar. Ansatzkulturen benötigen milde Wachstumsbedingungen, um qualitativ hochwertige Produkte zu erzeugen. Gewünschte und unerwünschte Kulturen lagern sich als Biofilm in Produktionsanlagen an glatten Oberflächen, Stahlrohren, Absperrschiebern und Sieben an. Damit stellen sie neben einer Gesundheitsgefahr für Verbraucher und Mitarbeiter eine erhebliche Anlagenbelastung durch die Biooxidation von Stahlteilen durch Eisen‐verstoffwechselnde Bakterien dar. Ziel war die Entwicklung einer rückstandsanalytischen Methode von der Probenahme bis zur Kontaminationseruierung, da klassische mikrobiologische Kultivierungsverfahren lange Inkubationszeiten erfordern. Zur Lokalisierung mikrobieller Kontaminationen sollten bakterielle Signalmoleküle (Autoinducer‐Al) des Kommunikationssystems Quorum sensing genutzt werden. Bakterien geben kontinuierlich Signalmoleküle durch passive Diffusion ab. Ab einer kritischen Populationsdichte werden die Signalmoleküle (Autoinducer) von Nachbarzellen erfasst und führen zu spezifischer Genexpression.[1] Autoinducersind u.a. Homoserinlactone (HSL), die mittels Extraktion und LC‐MS/MS aus technischen Wässern analysiert werden. Probenahmestellen befinden sich hierbei im Vorlauf einer Anlage oder eines Anlagenabschnittes sowie im Rücklauf, sodass eine Aussage zu einem expliziten Bereich getroffen werden kann. Exemplarisch wurden die Homoserinlactone 3‐Hydroxy‐N‐butyrylhomoserin‐L‐lacton (3‐OH‐C4‐HSL), 3‐oxo‐N‐octanoyl‐L‐homoserinlacton (3‐oxo‐C8‐HSL), 3‐oxo‐N‐dodecanoyl‐L‐homoserinlacton, 3‐oxo‐C12‐HSL und N‐butyryl‐L‐homoserinlacton (C4‐HSL) analysiert. Bei fünf ersten Präsenzfällen konnte bestätigt werden, dass ein lokaler Anstieg an Quorum sensing‐Molekülen in allen Fällen eine mikrobielle Kontamination technischer Anlagen anzeigte. Durch eine frühzeitige Lokalisierung von Systemkontaminationen können die Anlagen sofort gewartet und gereinigt werden. Verschleißteile und Filter müssen weniger oft gereinigt und getauscht werden. Dadurch verringern sich der Material‐ und Energieverbrauch.