Berliner und Münchener Tierärztliche Wochenschrift 12.01.2009

Cereulidbildende präsumtive Bacillus cereus aus Lebensmitteln – Differenzierende Untersuchungen mittels kultureller Methoden, LC-MS/MS, PCR und Infrarotspektroskopie unter Berücksichtigung thermotoleranter Vertreter

Cereulide forming presumptive Bacillus cereus strains from food – differentiating analyses using cultural methods, LC-MS/MS, PCR, and infrared spectroscopy in consideration of thermotolerant isolates

Zusammenfassung
Pathogene Bacillus cereus (B. cereus) sind Verursacher lebensmittelbedingter Erkrankungen. Neben Diarrhö auslösenden Stämmen treten Varianten auf, die ein Erbrechen verursachendes (emetisches), hitzestabiles Toxin, das sogenannte Cereulid, bilden. Die B. cereus-Untersuchung beschränkt sich bei vielen Laboratorien der Lebensmittelüberwachung auf die in der § 64 LFGB-Methode 00.00-25 festgelegten Verfahren. Damit werden „präsumtive B. cereus“ identifiziert, eine Sammelgruppe, die neben B. cereus sensu strictu, auch nah verwandte B. thuringiensis einschließt. Einige potentiell pathogene thermotolerante Stämme („ B. cytotoxicus“) werden von dieser Methode nicht erfasst. In der vorliegenden Arbeit wurde die Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FT-IR) in Kombination mit einer auf künstlichen neuronalen Netzen basierenden Datenanalyse zur näheren Differenzierung von „präsumtiven B. cereus“ im Umfeld nah verwandter Bacilli eingesetzt. Dazu wurden 122 Bacillus-Isolate zusätzlich zur § 64 LFGB-Methode auf Bildung parasporaler Kristalle, auf Hämolyse und Stärkehydrolyse sowie auf thermotolerantes Wachstum untersucht. Die Fähigkeit Cereulid zu bilden wurde mittels PCR und LC-MS/MS ermittelt. Auf dieser Basis wurde eine weitere FT-IR-Methode zur Abgrenzung emetischer B. cereus aufgestellt. Anschließend wurden alle Methoden bei einer B. cereus-assoziierten lebensmittelbedingten Gruppenerkrankung exemplarisch eingesetzt. Die erhaltenen FT-IR-Spektren visualisieren hier zudem die Infektionskette.


Summary
Pathogenic Bacillus cereus (B. cereus) cause two types of foodborne diseases: the diarrhoeal type and, after production of a heat stable toxin called cereulide, an emetic type. The identification of B. cereus in official food monitoring has been traditionally performed using the cultural procedure as described in method 00.00-25 according to § 64 of the German Food and Feed Law (LFGB). Strains isolated by this method are called “presumptive B. cereus”, a collective name for B. cereus sensu strictu, B. thuringiensis and closely related Bacilli. Some potentially pathogenic thermotolerant isolates („ B. cytotoxicus“) are not covered by this method. In this work Fourier-Transform-infrared spectroscopy (FT-IR) in combination with artificial neural network based data analysis was tested and verified for the further differentiation of “presumptive B. cereus” isolates and closely related Bacilli. For this purpose 122 Bacillus strains were, in addition to the § 64 LFGB method, assayed for formation of parasporal crystals, thermotolerant growth, haemolysis and starch-hydrolysis. The ability to produce cereulide was tested by PCR and LC-MS/MS. Based on this data a further FT-IR-method was developed for the differentiation of emetic B. cereus. Exemplarily, these methods were applied in a B. cereus related foodborne outbreak. In addition, the obtained FT-IR-spectra visualize the chain of infection.

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