Dieser Artikel vertieft einen sporenbildenden Erreger, der wie Bacillus cereus von der Zeit-Temperatur-Kontrolle abhängt, und ergänzt Mikrobiologie in der Fleischindustrie.
Inhaltsverzeichnis
Ein Erreger, den das Garen nicht beseitigt
Clostridium perfringens ist ein grampositives, anaerobes, sporenbildendes Bakterium, das im Boden und im Darm von Menschen und Tieren lebt. Rohes Fleisch und Hähnchen bringen es häufig mit, und auch zugesetzte Zutaten tragen dazu bei: Der Stabilisierungsleitfaden von USDA-FSIS zitiert eine Erhebung, in der Sporen von C. perfringens in 80 % von 54 untersuchten Gewürzen und Kräutern isoliert wurden. Dass es in einem Rohprodukt vorkommt, ist an sich kein Problem. Das Problem beginnt nach dem Garen.
Das Garen zerstört die vegetativen Zellen von C. perfringens und fast der gesamten Konkurrenzflora, einschließlich Salmonella und E. coli, doch die Sporen überleben. Kühlt die Zubereitung danach langsam ab, keimen die Sporen in einem Lebensmittel nahezu ohne Konkurrenzflora aus, und die Zellen vermehren sich sehr schnell. FSIS gibt an, dass die optimale Wachstumstemperatur zwischen 43 °C und 47 °C liegt, mit einer Obergrenze nahe 54 °C, und dass die Generationszeit in Hackfleisch bei dieser Temperatur etwa 7 Minuten betragen kann. Deshalb wird dieser Erreger weniger mit einer kontaminierten Zutat in Verbindung gebracht als mit einem Prozessfehler: einem großen Topf, der Stunden braucht, um abzukühlen. Derselbe Mechanismus von Sporen, die das Garen überleben, findet sich bei Bacillus cereus, allerdings mit einem anderen Toxin und anderen typischen Lebensmitteln.
Das Enterotoxin CPE: Die Krankheit entsteht im Darm
Anders als Staphylococcus aureus, das sein Toxin im Lebensmittel bildet, macht C. perfringens krank, weil eine große Menge lebender Zellen aufgenommen wird. Ein Teil übersteht die Magenpassage und setzt bei der Sporulation im Dünndarm das C.-perfringens-Enterotoxin (CPE) frei. Nur Stämme mit dem Gen cpe verursachen die typische Lebensmittelvergiftung; dieses Gen kann laut Definition der Norm ISO 15213-2 auf dem Chromosom oder auf Plasmiden liegen. Deshalb weist eine hohe Zahl von C. perfringens in einem Lebensmittel auf ein Risiko hin, bestätigt aber für sich allein nicht, dass der Stamm enterotoxinbildend ist.
Das klinische Bild ist charakteristisch. Laut CDC treten die Symptome 6 bis 24 Stunden nach dem Essen auf, bestehen vor allem aus Durchfall und Bauchkrämpfen und dauern meist etwa einen Tag. Die Erkrankung verläuft in der Regel mild, doch die CDC weist darauf hin, dass die Dehydratation bei Kleinkindern rasch fortschreiten kann, und der einzige 2024 in der EU registrierte Todesfall durch diesen Erreger ereignete sich in einem Seniorenheim.
Was die Daten zeigen: wenige Ausbrüche, viele Erkrankte pro Ausbruch
Vereinigte Staaten
Die CDC schätzt, dass C. perfringens in den Vereinigten Staaten jährlich fast 900.000 lebensmittelbedingte Erkrankungen verursacht. Die Ausbrüche häufen sich im November und Dezember, verbunden mit Festessen, und in Krankenhäusern, Schulkantinen, Gefängnissen, Heimen und Veranstaltungen mit Catering, wo es schwierig ist, die Temperatur großer Mengen zu halten. Am häufigsten beteiligt sind Geflügel-, Rind- und Schweinefleisch sowie Fleischsoßen.
Eine von Grass, Gould und Mahon (2013) veröffentlichte Analyse der CDC wertete die bestätigten Ausbrüche zwischen 1998 und 2010 aus: 289 Ausbrüche, 15.208 Erkrankte, 83 Krankenhausaufenthalte und 8 Todesfälle, mit einem Median von 24 Erkrankten pro Ausbruch. Unter den Ausbrüchen, die einer einzigen Lebensmittelart zugeordnet wurden, war Rindfleisch am häufigsten (46 %), gefolgt von Geflügel (30 %) und Schweinefleisch (16 %). Restaurants waren der häufigste Zubereitungsort (43 %), gefolgt von Cateringbetrieben (19 %), Privathaushalten (16 %) und Gefängnissen (11 %). Die am häufigsten gemeldeten beitragenden Faktoren waren das mehrstündige Stehenlassen von Lebensmitteln bei Raumtemperatur (39 % der Ausbrüche), langsames Abkühlen (38 %) und unzureichendes Heißhalten (32 %).
Europäische Union
Der One-Health-Bericht von EFSA und ECDC verzeichnete 2024 insgesamt 65 Ausbrüche durch Toxine von C. perfringens in 10 Mitgliedstaaten, mit 2.104 Fällen, 9 Krankenhausaufenthalten und 1 Todesfall. Die mittlere Größe lag bei 32,4 Fällen pro Ausbruch, gegenüber 8,2 bei Ausbrüchen durch Salmonella. Vier sehr große Ausbrüche umfassten zusammen 538 Fälle: zwei in Wohneinrichtungen (Gefängnis oder Internat), einer in einer Schulkantine und einer bei einer Großveranstaltung mit temporärem Catering. Bei den 24 Ausbrüchen mit starker Evidenz handelte es sich bei den Lebensmitteln vor allem um Fleisch und Fleischerzeugnisse sowie gemischte Speisen, und der Bericht nennt Zeit-Temperatur-Missbrauch während der Lagerung als wichtigsten beitragenden Faktor für diesen Erreger. Die Zahl für 2024 liegt 53,6 % unter der von 2023, doch die EFSA mahnt, die Daten zu bakteriellen Toxinen aus Frankreich, die von Jahr zu Jahr stark schwanken, mit Vorsicht zu interpretieren.
Der kritische Punkt: die Abkühlung
Eine Studie des EHS-Net-Netzwerks der CDC (Schaffner und Kollegen, 2015) erinnert daran, dass unzureichendes Abkühlen zwischen 1998 und 2008 zu 504 restaurantbezogenen Ausbrüchen in den Vereinigten Staaten beitrug und dass C. perfringens zwischen 1998 und 2002 50 der 102 mit diesem Fehler verbundenen Ausbrüche mit bekanntem Erreger verursachte. Bei der Messung, wie Restaurants abkühlen, stellten die Autoren fest, dass nur 65 % der Beobachtungen das Kriterium des Food Code von 2009 erfüllten. Große Fleischstücke und Eintöpfe kühlten am langsamsten ab. Lebensmittel mit mehr als 7,6 cm Füllhöhe kühlten mit doppelter Wahrscheinlichkeit langsamer ab als vorgeschrieben; solche, die niemand überwachte, mit mehr als doppelter und solche, die ohne Belüftung abgekühlt wurden, mit fast doppelter Wahrscheinlichkeit.
Gemeinschaftsverpflegung: FDA Food Code 2022
Der Food Code, ein Mustertext, den die FDA den Rechtsgebieten der Vereinigten Staaten zur Übernahme anbietet, legt in Abschnitt 3-501.14 eine zweistufige Abkühlung für gegarte Lebensmittel fest, die eine Zeit-Temperatur-Kontrolle erfordern:
- Erste Stufe: von 57 °C (135 °F) auf 21 °C (70 °F) in höchstens 2 Stunden.
- Insgesamt: von 57 °C auf 5 °C (41 °F) oder darunter in höchstens 6 Stunden.
- Zutaten mit Raumtemperatur (zum Beispiel rekonstituierte Lebensmittel): auf 5 °C in 4 Stunden.
Abschnitt 3-501.15 zählt die anerkannten Methoden auf: flache Behälter, kleinere oder dünnere Portionen, Schnellkühlgeräte, Eiswasserbad unter Rühren, Behälter, die den Wärmeübergang erleichtern, und Eis als Zutat, wobei die Behälter offen oder nur locker abgedeckt sind. Ergänzt wird dies durch das Heißhalten bei 57 °C oder mehr (3-501.16) und das Wiedererhitzen zum Heißhalten auf mindestens 74 °C (165 °F) für 15 Sekunden innerhalb von höchstens 2 Stunden (3-403.11).
Fleischindustrie: FSIS Appendix B
Für gegarte Fleisch- und Geflügelerzeugnisse verlangen die Vorschriften von USDA-FSIS einen Leistungsstandard: kein Wachstum von C. botulinum und höchstens 1 log Vermehrung von C. perfringens während der Stabilisierung (9 CFR 318.17 und 381.150). Der überarbeitete Leitfaden vom Dezember 2021 (FSIS-GD-2021-13, der sogenannte Appendix B) schlägt Abkühloptionen vor, die als ausreichend gelten, um ihn zu erfüllen:
- Option 1.1: von 54,4 °C (130 °F) auf 26,7 °C (80 °F) in höchstens 1,5 Stunden und von 26,7 °C auf 4,4 °C (40 °F) in höchstens 5 Stunden.
- Option 1.2: Beginn der Abkühlung innerhalb von 90 Minuten nach dem Garen, Absenken von 48,9 °C (120 °F) auf 26,7 °C in höchstens 1 Stunde und von 26,7 °C auf 12,8 °C (55 °F) in höchstens 5 Stunden, weiter bis 4,4 °C.
- Option 1.3, für gepökelte Erzeugnisse mit mindestens 100 ppm Natriumnitrit und 250 ppm Ascorbat oder Erythorbat: von 54,4 °C auf 26,7 °C in 5 Stunden und von 26,7 °C auf 7,2 °C (45 °F) in 10 Stunden.
Da das Wachstumsoptimum (43 bis 47 °C) in den ersten Abschnitt zwischen 54,4 °C und 26,7 °C fällt, sollte vor allem dieser detailliert aufgezeichnet werden. Der Leitfaden erinnert auch daran, dass Salz, pH-Wert, Wasseraktivität und antimikrobielle Stoffe den Spielraum verändern: Beispielsweise liegt die Grenz-Wasseraktivität für das Wachstum von C. perfringens bei 0,93. Unternehmen können andere Parameter verwenden, wenn sie diese validieren; die prädiktive Mikrobiologie ist eines der Werkzeuge, um abzuschätzen, wie stark der Erreger bei einer realen Abkühlkurve wächst. Innerhalb eines HACCP-Plans kann die Abkühlung als kritischer Kontrollpunkt mit Zeit- und Temperaturgrenzwerten behandelt werden.
Wie er im Labor nachgewiesen wird
ISO 15213-2:2023, Nachfolgerin von ISO 7937
Das horizontale Referenzverfahren zur Zählung von C. perfringens ist ISO 15213-2, im November 2023 veröffentlicht, die ISO 7937:2004 aufhebt und ersetzt. Es handelt sich um ein Plattenzählverfahren: Die Probe oder ihre Verdünnungen werden im Gussverfahren in Tryptose-Sulfit-Cycloserin-Agar (TSC, früher SC genannt) mit einer Deckschicht aus demselben Medium eingebracht und 20 Stunden anaerob bei 37 °C bebrütet. Typische Kolonien sind durch die Bildung von Eisensulfid schwarz oder grau bis gelblich-braun. Sollen nur Sporen gezählt werden, wird vor dem Beimpfen eine Hitzebehandlung von 10 Minuten bei 80 °C angewandt, die nun optional ist. Das Verfahren wurde an verzehrfertigen oder zum Wiedererhitzen bestimmten Fleischerzeugnissen, Mehrkomponentengerichten, Eiern und Eiprodukten, verarbeitetem Obst und Gemüse, Säuglingsanfangsnahrung und Getreidebeikost, Futtermitteln und Umgebungsproben validiert. Seine praktische Zählgrenze liegt bei Feststoffen mit einer einzigen Platte bei mehr als 100 KBE/g (siehe was KBE sind).
Ergänzt wird die Reihe durch ISO 15213-1 für sulfitreduzierende Clostridien im Allgemeinen und ISO/TS 15213-3 für den Nachweis (An-/Abwesenheit) von C. perfringens.
Bestätigung
Eine schwarze Kolonie auf TSC ist präsumtiv C. perfringens: Auch andere sulfitreduzierende Clostridien schwärzen das Medium. Die Norm definiert als bestätigt das Isolat, das zusätzlich das Enzym saure Phosphatase besitzt, und beschreibt außerdem den Test auf Sulfit-Indol-Motilitäts-Agar (SIM). Das Ergebnis wird als KBE bestätigter C. perfringens pro Gramm angegeben. Optional enthält Anhang D molekulare Verfahren, um humanpathogene Stämme (Träger des Gens cpe) von nicht pathogenen zu unterscheiden. Die allgemeine Logik dieses Schritts steht in präsumtives vs. bestätigtes Ergebnis.
Wann ein Ausbruch als bestätigt gilt
Die CDC erkennt drei Kriterien an: Isolierung von mindestens 10⁶ (einer Million) Mikroorganismen pro Gramm im Stuhl von zwei oder mehr Erkrankten, Nachweis des Enterotoxins im Stuhl von zwei oder mehr Erkrankten oder Isolierung von mindestens 10⁵ (hunderttausend) Mikroorganismen pro Gramm im beteiligten Lebensmittel. Die Zählkriterien gelten nur, wenn die Probe korrekt behandelt wurde, sodass Transport und Lagerung Teil des Ergebnisses sind. FSIS wiederum verlangt, dass in Challenge-Studien zur Abkühlung die abschließende Messung der Keimbelastung sowohl Sporen als auch vegetative Zellen umfasst.
Was TAAG gegenüber diesem Erreger beitragen kann
Der aktuelle TAAG-Katalog enthält kein Kit für Clostridium perfringens, für sulfitreduzierende Clostridien oder für den Nachweis des Gens cpe. Zur Zählung dieses Erregers bleibt ISO 15213-2 oder ein anderes für die Matrix validiertes alternatives Verfahren die Methode der Wahl. Specio 00.1 Bacteria (V-SF14) weist mehr als 80 Verderbnisbakterien in Getränken, Milchprodukten, Soßen und auf Oberflächen nach, ist aber auf den Verderb ausgerichtet und nennt C. perfringens nicht unter seinen Zielen, ersetzt es also nicht.
Einen Anwendungsbereich hat TAAG dagegen bei anderen Gefahren, die dieselbe Arbeitsweise von Zentralküchen und gegarten verzehrfertigen Produkten betreffen. Specio 1.2 S. aureus (V-SF39, Real-Time-PCR mit Schmelzkurve) nennt Lebensmittel, Getränke sowie lebende und inerte Oberflächen und dient zur Überwachung des mit der Handhabung verbundenen Erregers. Specio 1.3 E. coli (V-SF167) deckt dieselben Matrizes ab und liefert einen Hygieneindikator. Für die Rekontamination gegarter Produkte nennt Ampliora 2.3 Listeria spp. and L. monocytogenes (V-SF46) Lebensmittel, Getränke und Oberflächen, mit Schwerpunkt auf Fleischerzeugnissen und verzehrfertigen Lebensmitteln (siehe verzehrfertige Lebensmittel). Keines davon ersetzt die Kontrolle der Abkühlkurven, die die wichtigste Maßnahme gegen C. perfringens ist.
Fazit
Clostridium perfringens lässt sich nicht durch stärkeres Garen kontrollieren, denn seine Sporen widerstehen ihm, sondern durch das, was danach geschieht: wie lange das Lebensmittel braucht, um den Bereich zwischen 54 °C und Raumtemperatur zu durchlaufen. Die Daten von CDC und EFSA stimmen im Profil seiner Ausbrüche überein: Fleisch und in großen Mengen zubereitete Speisen, serviert in Kantinen, Heimen, Gefängnissen und bei Veranstaltungen, mit vielen Erkrankten pro Ausbruch. Der FDA Food Code und der FSIS Appendix B übersetzen dieses Risiko in konkrete Abkühlkurven, die gemessen und aufgezeichnet werden sollten. Im Labor ermöglicht ISO 15213-2, den Erreger zu quantifizieren und die Isolate zu bestätigen, und die Interpretation einer Keimzahl hängt davon ab, dass die Probe in gutem Zustand angekommen ist.
Über TAAG
Klären Sie mit TAAG, wie Sie die Kontrolle der Abkühlung durch die Überwachung der Hygiene und anderer Erreger ergänzen können, zum Beispiel mit Specio 1.2 S. aureus oder Specio 1.3 E. coli.
Häufig gestellte Fragen
Warum überlebt Clostridium perfringens das Garen?
Weil es hitzeresistente Sporen bildet. Das Garen tötet die vegetativen Zellen ab, doch die Sporen überleben, werden durch die Hitze aktiviert und keimen aus, wenn das Lebensmittel langsam abkühlt. Da keine Konkurrenzflora mehr vorhanden ist, vermehren sich die Zellen zwischen etwa 54 °C und Raumtemperatur sehr schnell.
Wie viel Zeit habe ich in der Gemeinschaftsverpflegung, um eine gegarte Zubereitung abzukühlen?
Der FDA Food Code 2022 verlangt, in höchstens 2 Stunden von 57 °C auf 21 °C abzukühlen und insgesamt in 6 Stunden 5 °C oder weniger zu erreichen. Dafür empfiehlt er flache Behälter, kleine Portionen, Eisbäder oder Schnellkühlgeräte.
Was ist der Unterschied zwischen dem Food Code und dem FSIS Appendix B?
Der Food Code gilt für Restaurants, Kantinen und Gemeinschaftsverpflegung. Der Appendix B ist ein Leitfaden von USDA-FSIS für Betriebe, die gegarte Fleisch- und Geflügelerzeugnisse herstellen, mit Optionen, die das Wachstum von C. perfringens auf höchstens 1 log begrenzen; Option 1.1 verlangt, in 1,5 Stunden von 54,4 °C auf 26,7 °C und anschließend in 5 Stunden auf 4,4 °C abzukühlen.
Welche Norm wird zur Zählung von Clostridium perfringens in Lebensmitteln verwendet?
ISO 15213-2:2023, die ISO 7937:2004 ersetzt hat. Es ist eine Zählung auf TSC-Agar mit anaerober Bebrütung bei 37 °C für 20 Stunden und Bestätigung der typischen Kolonien mit dem Test auf saure Phosphatase.
Beweist eine hohe Zahl von C. perfringens, dass das Lebensmittel einen Ausbruch verursacht hat?
Nicht für sich allein. Die CDC betrachtet einen Ausbruch als bestätigt, wenn im beteiligten Lebensmittel mindestens 10⁵ Mikroorganismen pro Gramm oder im Stuhl von zwei oder mehr Erkrankten 10⁶ pro Gramm isoliert werden oder wenn das Enterotoxin im Stuhl nachgewiesen wird. Außerdem verursachen nur Stämme mit dem Gen cpe die Vergiftung.