Hygienemanagement in der Milchproduktion: Untersuchung der Haftungsdauer und Reduktion von Staphylococcus aureus an Zitzengummis

Schulze, Muriel

DissertationCC BY 4.02025Published

Hygienemanagement in der Milchproduktion : Untersuchung der Haftungsdauer und Reduktion von Staphylococcus aureus an Zitzengummis

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Euterentzündungen zählen zu den größten Herausforderungen der modernen Milchviehhaltung und gehören zu den häufigsten sowie wirtschaftlich bedeutendsten Erkrankungen bei Milchkühen. Das Ziel dieser Arbeit war es den Übertragungsweg über das Zitzengummi beim Melkvorgang – insbesondere die Haftungsdauer von S. aureus - näher zu untersuchen, um im Anschluss Desinfektionsvarianten zu vergleichen, die geeignet sind Übertragungen von Mastitiden zu reduzieren. Hierfür sind die Identifikationen relevanter Erregerreservoire, der verursachenden Pathogene sowie ihre spezifischen Übertragungsmechanismen zentrale Aspekte.

Staphylococcus aureus (S. aureus) wird primär als kuhassoziierter Erreger eingestuft und kann insbesondere in der Melkumgebung nachgewiesen werden. Dies legt nahe, dass das Zitzengummi, welches in direktem Kontakt mit der Zitzenhaut steht, als ein Vektor für die Übertragung von S. aureus in Beracht kommt. Eine Untersuchung potenzieller Übertragungswege während des Melkvorgangs ist daher von zentraler Bedeutung, um e\ektive Desinfektionsstrategien etablieren zu können. In zwei Studien wurden unterschiedliche Aspekte dieses Themenbereichs quantitativ analysiert. In beiden Studien fand die Probennahme mit dem Nass- Trocken- Tupfer- Verfahren (WDS) statt.

Die erste Untersuchung fokussierte sich auf die Haftungsdauer von S. aureus an Zitzengummis. In der zweiten Untersuchung wurde die Wirksamkeit verschiedener Desinfektionsvarianten verglichen.

In einer Laboruntersuchung wurde zunächst analysiert, wie lange S. aureus nach einer Kontamination auf Zitzengummis nachweisbar bleibt. Dazu wurde das Melken einer infizierten Kuh simuliert, indem mit S. aureus- kontaminierter Milch gespült und eine Tupferprobe als Positivkontrolle entnommen wurde. Anschließend erfolgte ohne vorherige Desinfektion eine sechsmalige Spülung mit nicht-kontaminierter Milch, um aufeinanderfolgende Melkungen nicht-infizierter Kühe nachzustellen. Nach jeder Spülung wurde eine Probe entnommen, um den Verbleib von S. aureus auf dem Zitzengummi zu analysieren. Dabei wurden Zitzengummis aus Nitril- Butadien-Kautschuk (NBK) und Silikon verwendet.

Die Ergebnisse zeigen, dass der Erreger nach sechs aufeinanderfolgenden Melkvorgängen detektiert werden konnte. Zudem wurde festgestellt, dass S. aureus auf NBK -Zitzengummis stärker haftete als auf Silikon-Zitzengummis. Dennoch kann daraus nicht unmittelbar abgeleitet werden, dass Silikonzitzengummis die Übertragung von Kuh zu Kuh e\ektiver verhindern, da in dieser Studie lediglich die Adhäsion nach Milchkontakt untersucht wurde – nicht jedoch die mögliche Ablösung des Erregers nach Hautkontakt. Grundsätzlich ist für beide Materialien ein potenzielle Infektionsrisiko festzuhalten und verdeutlicht die Notwendigkeit e\ektiver Zwischendesinfektionsmaßnahmen während des Melkprozesses.

Daher wurden im zweiten Teil der Untersuchung in einer Feldstudie verschiedene Varianten der Zwischendesinfektion von Zitzengummis verglichen. Hierzu wurde die Wirksamkeit von Peressigsäure (PAS) und plasmaaktivierte gepu\erte Lösung (PABS) sowie Wasser im Tauchverfahren untersucht und mit einem unbehandelten Zitzengummi als Kontrollgruppe verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass PAS die Gesamtkeimzahl um 90 % und S. aureus um 99 % reduzierte, während PABS eine signifikante Reduktion von S. aureus um 49 % bewirkte. Das Eintauchen in Wasser führte zu keiner signifikanten Reduktion der bakteriellen Belastung und zeigte vergleichbare Ergebnisse zur unbehandelten Kontrollgruppe. Damit bringt das alleinige Tauchen in Wasser keine ausreichende Keimreduktion mit sich. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse, dass das Zitzengummi ein potenzielles Übertragungsrisiko für S. aureus darstellt und die Wahl der Desinfektionsvarianten eine entscheidende Rolle bei der Reduktion der Erregerübertragung spielt. Während PAS als hochwirksames Desinfektionsmittel bestätigt werden konnte, zeigte auch PABS eine signifikante keimreduzierende Wirkung. Allerdings ist es derzeit noch nicht für die praktische Anwendung ausreichend verfügbar. Die gewonnenen Erkenntnisse aus Labor- als auch Feldstudien liefern somit wertvolle Hinweise für die Optimierung von Hygienemaßnahmen in der Milchviehhaltung. Sie unterstützen die Entwicklung präventiver Maßnahmen zur Reduktion von S. aureus am Zitzengummi.

Mastitis remains one of the most significant challenges in modern dairy production, ranking among the most common and economically relevant diseases in dairy cows. The objective of this study was to investigate how Staphylococcus aureus (S. aureus) is transmitted through the liner during milking, focusing on how long it adheres, and to compare di\erent disinfection methods to reduce transmission. Identifying relevant pathogen reservoirs, the causative agents, and their specific transmission mechanisms is a key aspect of this investigation.

S. aureus is primarily classified as a cow-associated pathogen and has been detected in the milking environment. This suggests that the liner, which is in direct contact with the teat skin, may serve as a vector for S. aureus transmission. Investigating potential transmission routes during the milking process is therefore essential for establishing e\ective disinfection strategies. Two studies were conducted to analyze di\erent aspects of this issue quantitatively. In both studies the wet-dry- swab (WDS)- method were used. The first study focused on the adhesion duration of S. aureus on liners, while the second compared the e\ectiveness of di\erent disinfection methods.

In a laboratory experiment, the adhesion duration of S. aureus on liners after contamination was analyzed. To simulate milking an infected cow, liners were contaminated with S. aureus contaminated milk, followed by swabbing to obtain a positive control sample. Subsequently, six follow-up milkings with uncontaminated milk were performed without prior disinfection to simulate milkings of uninfected cows. After each follow- up milking samples were taken. The experiment included liners made of nitrile butadiene rubber (NBR) and silicone.
The results demonstrated that S. aureus could still be detected even after six follow-up milkings. Moreover, S. aureus adhered more to NBR liners than to silicone liners. However, this finding does not directly indicate that silicone liners are more e\ective in preventing cow-to-cow transmission, as this study only assessed adhesion following milk contact and did not investigate the potential detachment of the pathogen upon skin contact.

Thus, both materials present a potential infection risk, highlighting the need for e\ective intermediate disinfection measures during the milking process. Consequently, the second part of the study involved a field experiment comparing di\erent intermediate disinfection methods for liners. The e\ectiveness of dipping in peracetic acid (PAS), plasma-activated bu\ered solution (PABS), and water was compared, with an untreated liner serving as a control. The findings showed that PAS reduced total bacterial count (TBC) by 90% and S. aureus by 99%, while PABS led to a significant reduction of S. aureus by 49%. In contrast, dipping in water did not lead to a significant reduction in bacterial contamination, with results similar to those of the untreated control. These results suggest that dipping water alone is not enough for e\ective bacterial reduction."

In summary, the results demonstrate that liners represent a potential transmission risk for S. aureus and that the choice of disinfection method plays an important role in reducing transmission. While PAS proved to be highly e\ective as a disinfectant, PABS also showed a significant reduction in bacterial count, although it is currently not readily available for practical use.

The insights gained from both laboratory and field studies provide valuable information for optimizing hygiene protocols in dairy farming and support the development of preventive measures to reduce S. aureus on liners.