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Abbildung 1: Kontaminationswege durch Salmonellen während der Herstellung von Schokolade.

Die Mehrheit der durch lebensmittelbedingte Erkrankungen verursachten Ausbrüche bei Lebensmitteln mit niedriger Feuchtigkeit sind mit einer Salmonellenkontamination verbunden. Salmonella enterica (S. enterica) sind Lebensmittel-assoziierte pathogene Bakterien, die zu einer Gastroenteritis und Durchfall führen. Infektion mit S. enterica werden zunehmender Zahl mit Ausbrüchen durch kontaminierte Produkte nicht-tierischen Ursprungs in Verbindung gebracht, wie z. B. Salate, Obst, Nüsse und Schokolade.

Abbildung 2: Anwendung einer Tn5-Mutanten Bibliothek für die Erforschung der Stressantwort von Salmonellen während der Trocknungs- und Dekontaminationsbehandlung von Kakaobohnen.

Schokolade ist aufgrund der niedrigen Wasseraktivität (aW-Wert) ein mikrobiologisch stabiles und sicheres Lebensmittel. In den vergangenen Jahren kam es jedoch immer wieder zu Ausbrüchen durch Salmonellen in Schokoladenprodukten, die z. T. zu Produktrückrufen und finanziellen Verlusten für die Hersteller in Millionenhöhe führten. Im Zeitraum 2010 bis 2017 machten laut Zoonosebericht der EU die Ausbrüche durch Salmonellen in Süßigkeiten und Schokolade über 3 % aller nachweisbaren lebensmittelbedingten Ausbrüche aus. Die Kontamination von Schokoladenprodukten mit Salmonellen kann durch verunreinigte, trockene Inhaltsstoffe wie Kakaomasse, Milchpulver sowie Nüsse erfolgen, die bei der Herstellung von Schokolade verwendet werden. Die Kontamination der Kakaobohnen mit Salmonellen erfolgt oft in der Trockenphase, vor allem durch tierische Fäkalien. Die Salmonellen können unter Umständen die hitzeintensiven Prozesse in der Kakaomassen- und Schokoladenproduktion (z.B. Rösten und Conchieren) überstehen. Die Fähigkeit von Salmonellen, durch Austrocknung einen Kreuzschutz gegen Hitze zu entwickeln, ist mit spezifischen genetisch determinierten Stressantworten verbunden.

Abbildung 3: Arbeiten mit natürlichen und beimpften Kakobohnen im Labor.

Ziel der Forschung ist es, das Überleben von Salmonellen beim Trocknungsprozess der Kakaobohnen und die dabei erworbene Toleranz gegen Röstung oder Dampfsterilisation der Kakaobohnen zu untersuchen und genetische Determinanten in Salmonellen zu identifizieren, die das austrocknungsinduzierte Überleben auf der Kakaobohnenmatrix mit der erworbenen Hitzetoleranz in den Dekontaminationsprozessen der Industrie in Verbindung bringen. Im Mittelpunkt der Arbeiten stehen der Einfluss der Expression Stress-relevanter Gene der Salmonellen in Abhängigkeit der Trocknungsbedingungen sowie die Verfahren und Bedingungen zur Entkeimung der Kakaobohnen. Hierfür wird das Überleben der Salmonellen bei üblichen thermischen Entkeimungsverfahren der Kakaobohnen, z.B. Röstung und Dampfsterilisation, in Kooperation mit dem Deutsches Institut für Lebensmitteltechnik e.V. www.dil-ev.de untersucht. Die Wirksamkeit dieser Methoden soll auch im Zusammenhang mit dem physiologischen Zustand der Salmonellenzelle betrachtet werden, da dieser z.B. durch Stressreaktion während der Trocknung auf die Kakaobohnen beeinflusst werden kann. Mittels Einsatzes einer Mutanten-Bibliothek werden Gen-Deletionen identifiziert, die einen positiven, negativen oder keinen Einfluss auf das Überleben des Trocknungsprozesses und anschließender Dekontaminationsverfahren haben. Ein großes mikrobiologisches Methodenspektrum erlaubt eine Charakterisierung einer Auswahl von Mutanten. Zudem werden Mechanismen der durch Hitze ausgelösten Kreuzresistenzen näher beleuchtet.

Das Forschungsvorhaben www.fei-bonn.de/gefoerderte-projekte/projektdatenbank/aif-21709-n.projekt wird im Rahmen der Forschungsvereinigung Forschungskreis der Ernährungsindustrie e. V. (FEI) über die AiF im Rahmen des IGF (Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert.