Forscher des spanischen Nationalen Forschungsrats (CSIC) am Institut für Agrochemie und Lebensmitteltechnologie (IATA) und am Institut für Molekular- und Zellbiologie der Pflanzen (IBMCP, CSIC-UPV) haben ein innovatives System zur Bekämpfung des Listeria-Bakteriums patentiert.
Listeria monocytogenes kann eine Vielzahl von Lebensmitteln kontaminieren, von verarbeitetem Fleisch über nicht pasteurisierte Milchprodukte bis hin zu verzehrfertigen Speisen. Das Bakterium überlebt unter extremen Bedingungen, wie niedrigen Temperaturen und hohem Salzgehalt, und verursacht schwere Erkrankungen, insbesondere bei immungeschwächten Menschen, Schwangeren, älteren Menschen und Kindern. Seine Kontrolle stellt eine erhebliche Herausforderung für die Lebensmittelindustrie dar.
Derzeit verwenden Unternehmen chemische Desinfektionsmittel wie chlorierte Verbindungen, Ammoniumsalze oder Alkohole, die zwar wirksam sind, jedoch Nachteile aufweisen: Sie können ein Gesundheitsrisiko darstellen und giftige Abfälle erzeugen.
Die IATA-Forschungsgruppe “Molecular Engineering of Enzymes” hat in Zusammenarbeit mit der Plant Virus Biotechnology Group des IBMCP eine neue Methode entwickelt, die auf einer Kombination von Enzymen zur Bekämpfung dieses Bakteriums basiert. Enzyme sind kleine biologische Maschinen, die chemische Reaktionen beschleunigen, die für das Leben notwendig sind.
Konkret nutzen sie Endolysin, ein Enzym, das aus einem Bakteriophagen, einem bakterienjagenden Virus, gewonnen wird, sowie ein Enzym pilzlichen Ursprungs, die Glukoseoxidase, die in Lebensmitteln wie Honig vorkommt und als Zusatzstoff oder Konservierungsmittel verwendet wird. Für diese Forschung wurde die Glukoseoxidase gentechnisch verändert.
“Einzeln haben diese Enzyme eine begrenzte Wirksamkeit, doch zusammen entfalten sie eine hervorragende synergistische Wirkung gegen Listeria monocytogenes, da sie unterschiedliche Wirkungsweisen besitzen”, erklärt Julia Marín, IATA-Forscherin und Professorin an der Universität Valencia, die an der Studie beteiligt ist.
Endolysin baut die Zellwand von Bakterien ab, während Glukoseoxidase Wasserstoffperoxid (H2O2) erzeugt, ein tödliches Oxidationsmittel. Die kombinierte Behandlung eliminiert 99,99% der Listerienzellen in den durchgeführten Studien, die in der Zeitschrift Biomolecules veröffentlicht wurden.
Diese Kombination ermöglicht es auch, die Konzentrationen von Glukoseoxidase und Endolysin zu reduzieren, um eine antimikrobielle Wirkung zu erzielen und gleichzeitig mögliche nachteilige Auswirkungen auf die Eigenschaften und den Geschmack von Lebensmitteln zu minimieren. “Die angewandte Strategie ist sehr effektiv für die Reinigung von Oberflächen in Lebensmittelumgebungen und hat großes Potenzial für eine direkte Anwendung in Lebensmitteln in der Zukunft”, ergänzt Julio Polaina, Mitglied des IATA-CSIC-Forschungsteams.
Darüber hinaus ist die Wahrscheinlichkeit, dass Bakterien eine Resistenz gegen beide Enzyme gleichzeitig entwickeln, aufgrund der kombinierten und spezifischen Behandlung gering”, fügt Polaina hinzu. “Dieser Ansatz ist nicht nur effektiv, sondern auch umweltfreundlich. Im Gegensatz zu herkömmlichen chemischen Desinfektionsmitteln sind diese Enzyme weder giftig noch erzeugen sie gefährliche Abfälle”, erklärt José Antonio Darós, CSIC-Forscher am IBMCP, der ebenfalls an der Forschung beteiligt ist.
Enzymatischer Cocktail
Der in dieser Forschung eingesetzte “enzymatische Cocktail” stellt eine neuartige Methode dar, die großes Potenzial als Desinfektions- und Konservierungsmittel für Unternehmen des Sektors bietet”, fasst David Talens, IATA-CSIC-Forscher, der an dieser Studie beteiligt ist, zusammen.
Die von CSIC-Mitarbeitern entwickelte Behandlung könnte eine potenzielle Revolution im Kampf gegen lebensmittelbedingte Krankheitserreger darstellen. “Obwohl weitere Forschung notwendig ist, um unsere Ergebnisse auf ein industrielles Niveau zu bringen, sind die Aussichten ermutigend”, sagen die Forscher.
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