Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Inaktivierung von Coxiella burnetii bei der Kurzzeiterhitzung von Milch

Wittwer, Marcel GND

Bei Coxiella (C.) burnetii, dem zoonotischen Erreger des Q-Fiebers, handelt es sich um ein gramnegatives, obligat intrazelluläres Bakterium mit bi-phasischem Entwicklungszyklus. Der Erreger besitzt eine hohe Resistenz gegenüber zahlreichen intra- und extrazellulären Einflüssen und wird bei Wiederkäuern im Zuge eines meist asymptomatischen Krankheitsverlaufes unter anderem in großer Anzahl über die Milch ausgeschieden. Vor dem Verzehr von Milchprodukten ist es aus verbraucherschutzrechtlichen Gründen dementsprechend erforderlich, dass C. burnetii sowie andere in Rohmilch enthaltene Lebensmittelpathogene ausreichend inaktiviert werden. Die gesetzlichen Vorgaben für die Kurz- (72 °C, 15 s) und Langzeiterhitzung (63 °C, 30 min) von Milchprodukten basieren auf Richtlinien des Codex Alimentarius. Dieser gibt vor, dass C. burnetii als hitzeresistentestes, pathogenes Bakterium in Milch während der Pasteurisierung um mindestens 5 log-Stufen reduziert werden muss. Die zugehörigen Inaktivierungsdaten beruhen jedoch auf über 60 Jahre alten Versuchsreihen. Technologische Weiterentwicklungen moderner Pasteurisie-rungsanlagen sowie neueste wissenschaftliche Erkenntnisse lassen vermuten, dass C. burnetii während der Pasteurisierung möglicherweise stärker inaktiviert wird als im Codex Alimentarius vorgeschrieben. In der vorliegenden Dissertation wurde ultrahochtemperierte Milch mit sechs unterschiedlichen C. burnetii-Feldisolaten inokuliert, diese in einer Pilot-Anlage hitzebehandelt und die dazugehörigen kinetischen Inaktivierungsdaten ermittelt. Unter Berücksichtigung der vorgeschriebenen 5 log-Stufen-Reduktion des Erregers wurde hierbei sowohl die Wirksamkeit der gesetzlichen Vorschriften bestätigt, als auch ein Potential zur Reduzierung der Pasteurisierungstemperatur um 1 – 2 °C festgestellt. In parallelen Versuchsreihen wurde zudem eine hohe Toleranz von C. burnetii gegenüber unterschiedlichen pH Werten und Salinitäten ermittelt und darüber hinaus die Zellform- sowie pH-Wert-abhängige Genexpression des Erregers untersucht. Die gewonnenen Daten deuteten darauf hin, dass sich die sporenähnliche Dauerform bei zu niedrigen pH-Werten nicht in die metabolisch aktive Zellform differenziert, obwohl der Erreger seine metabolische Aktivität unter diesen Umständen aufrechterhalten könnte.

Coxiella (C.) burnetii is a gram-negative, obligate intracellular bacterium with a biphasic developmental cycle and the causative organism of the zoonosis Q fever. The pathogen is resistant towards various intra- and extracellular stressors and known for its asymptomatic aetiopathology in ruminants. Especially cattle, but also sheep and goats can shed the organism amongst others in their milk. Prior to the consumption of milk products and in the terms of consumer protection guidelines, the proper inactivation of C. burnetii, as well as other milk-borne pathogens, is necessary. The legal regulations for the high-temperature short-time (HTST) pasteurization (72 °C, 15 s) and holding method (63 °C, 30 min) are based on recommendations of the Codex Alimentarius. As stated there, C. burnetii, as the most heat-resistant pathogen in milk, has to be reduced of at least 5 log-steps during the pasteurization process. However, the corresponding inactivation data for C. burnetii originate from experimental series performed over more than 60 years ago. The technological progress of modern pasteurization plants, as well as current scientific findings, lead to the assumption that C. burnetii is potentially more intensely inactivated during pasteurization than stated in the Codex Alimentarius. In the present doctoral thesis, ultra-heat treated milk was inoculated with six different C. burnetii field isolates. The samples were heat-treated in a pilot plant and their corresponding kinetic inactivation data calculated. Considering the required 5 log-step reduction of the pathogen, the effectiveness of the legal regulations was confirmed and a potential 1 – 2 °C reduction of the pasteurization temperature detected. The high tolerance of C. burnetii against different pH values and salinity concentrations was determined in parallel performed experiments. Additionally, the cell form- and pH-dependent gene expression of the pathogen was investigated. Referring to this it could be assumed that the differentiation of the spore-like cell form to the metabolic active cell variant was inhibited at low pH-values, even though the ability of C. burnetii to maintain its metabolic activity under these conditions was determined.

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