VBNC-Bakterien: herausfordernder Nachweis (und eine wegweisende Lösung) in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie

Viele Bakterienarten existieren in einem lebensfähigen, aber nicht kultivierbaren (VBNC)-Zustand, d. h. die Zellen sind zwar lebendig, wachsen jedoch nicht auf Standard-Agarmedien. Daher werden diese Bakterien mit herkömmlichen Plattenzählmethoden zur Erkennung mikrobieller Kontamination häufig nicht erfasst.

Dies führt zu einer Unterschätzung der Gesamtzahl lebender Zellen in Wasser-, Umwelt- oder klinischen Proben und stellt ein verstecktes Risiko für die öffentliche Gesundheit sowie die Wasser- und Lebensmittelsicherheit dar, da sie mit Standardkulturtestmethoden nicht nachweisbar sind. Traditionelle Kultivierungstechniken werden seit langem in der Lebensmittel-, Wasser- und Pharmaindustrie eingesetzt, sind jedoch mit erheblichen Einschränkungen verbunden.

Die Unfähigkeit, VBNC-Pathogene unter Standardlaborbedingungen nachzuweisen, beeinträchtigt die mikrobiologische Sicherheit und unterstreicht die Notwendigkeit empfindlicherer Nachweismethoden in kritischen Bereichen wie der Wasseraufbereitung, der Arzneimittelherstellung sowie der Lebensmittel- und Getränkeindustrie.

Als Antwort auf diese Herausforderung bieten neue Technologien wie BactoSense innovative Lösungen.

BactoSense ist eine automatisierte Technologie auf Basis der Durchflusszytometrie, die eine schnelle und zuverlässige Erkennung mikrobieller Zellen ermöglicht – auch bei VBNC-Bakterien. Seine Echtzeit-Überwachungsfunktionen verändern die Art und Weise, wie Branchen mikrobielle Bedrohungen erkennen und darauf reagieren.

Eine unterschätzte Bedrohung für die Wassersicherheit

VBNC-Bakterien stellen eine erhebliche Bedrohung dar, da sie unter rauen Umweltbedingungen überleben und sich gleichzeitig der Erkennung mit herkömmlichen Methoden entziehen können.

Wenn die Umweltbedingungen ungünstig werden, wie etwa durch Kontakt mit Desinfektionsmitteln, extreme Temperaturen oder Nährstoffmangel, gehen bestimmte Bakterien in einen VBNC-Zustand über, um ihre Lebensfähigkeit trotz fehlenden Wachstums aufrechtzuerhalten.

Sobald die Bedingungen wieder günstig sind, können diese Bakterien reaktiviert werden und ihr pathogenes Potenzial zurückgewinnen.

Beispielsweise folgende Krankheitserreger:

• E. coli, das häufig mit fäkaler Verunreinigungen in Verbindung gebracht wird, kann in aufbereitetem Trinkwasser in einen VBNC-Zustand übergehen und so das Risiko einer durch Wasser übertragenen Krankheit darstellen.

• Vibrio cholerae ist dafür bekannt, durch Wasser übertragene Krankheitsausbrüche zu verursachen, insbesondere bei unbehandelter oder schlecht verwalteter Wasserversorgung.

• Campylobacter jejuni, eine der häufigsten Ursachen bakterieller Gastroenteritis, kann in Geflügelprodukten und Wassersystemen in einen VBNC-Zustand übergehen.

Diese Bakterien können bei Routineuntersuchungen unentdeckt bleiben und nach Reaktivierung dennoch eine Erkrankung auslösen.

Herausforderungen für die Wasserwirtschaft:

Vibrio cholerae und E. coli stellen im Wassersektor eine erhebliche Herausforderung dar. Diese Krankheitserreger können in aufbereiteten oder verteilten Wassersystemen im VBNC-Zustand überdauern und sich den üblichen Verfahren zur Überwachung der Wasserqualität entziehen.

Dies stellt eine unsichtbare, aber ernstzunehmende Bedrohung für die öffentliche Gesundheit dar, insbesondere in der kommunalen Wasserversorgung sowie in der Flaschenwasser- und Getränkeindustrie. Ihre erhöhte Resistenz gegen antimikrobielle Mittel und Umweltstressoren erschwert sowohl den Nachweis als auch die Kontrolle.

So adressiert BactoSense die VBNC-Erkennung

BactoSense nutzt die Durchflusszytometrie, die anhand der Zellaktivität und Membranintegrität zwischen lebenden und toten Zellen unterscheidet – Fähigkeiten, die herkömmliche Plattenzählungen nicht bieten. Dadurch kann BactoSense VBNC-Zellen erkennen, die ihre Stoffwechselaktivität aufrechterhalten, auch wenn sie auf Agarplatten keine Kolonien bilden.

Durch die Automatisierung des gesamten Prozesses – von der Probenahme bis zur Ergebnisbereitstellung – reduziert BactoSense menschliche Fehler erheblich und gewährleistet eine hohe Datenverfügbarkeit in Echtzeit. Dies ist besonders wertvoll für Wasserversorger und Lebensmittelverarbeiter, die eine kontinuierliche mikrobielle Überwachung benötigen.

Branchenanwendungen und typische VBNC-Szenarien

Mehrere Branchen profitieren von der Integration von BactoSense in ihre Sicherheitsprotokolle:

• Flaschenwasser- und Getränkeindustrie: Der Nachweis von E. coli und Pseudomonas aeruginosa im VBNC-Zustand kann die Verbreitung kontaminierter Produkte verhindern.

• Kommunale Wasseraufbereitung: Kontinuierliche Überwachung auf Vibrio cholerae, E. coli und Legionella pneumophila – Bakterien, die bekanntermassen in VBNC-Formen in Wasserverteilungssystemen verbleiben.

• Herstellung von Arzneimitteln und Kosmetika: Überwachung auf Umweltschadstoffe wie Pseudomonas und Burkholderia cepacia, die dafür bekannt sind, in den VBNC-Zustand überzugehen und sterile Produktionsumgebungen zu gefährden.

• Milch- und Fleischverarbeitungsbetriebe: Identifizierung potenzieller Biofilm-bildender VBNC-Bakterien, die Geräte und Produkte kontaminieren können.

Branchenreferenzen und Nachfrage

Viele Unternehmen und kommunale Wasseraufbereitungsanlagen haben die Grenzen der konventionellen Kultivierung erkannt und damit den Bedarf an automatisierten und sensitiven Systemen wie BactoSense.

Bruno Burkhalter, Verfahrensingenieur bei WVRB (Schweiz):

„BactoSense ist ein zuverlässiges Messinstrument, das wir seit zwei Jahren einsetzen. Dank BactoSense konnten wir viel über unsere Grundwasserleiter lernen und neue Brunnen- und Pumpenstandorte an einen hydrogeologisch günstigeren Standort verlegen. Die Grundwasserqualität wird sicher und zuverlässig überwacht“.

Severn Trent Water (Grossbritannien):

„Mithilfe dieser schnellen Online-Durchflusszytometrie können wir rund um die Uhr Veränderungen der Bakterienzahl feststellen. Das bedeutet, dass wir proaktiv vorgehen können, um Ausfälle zu verhindern und die Wasserversorgung unserer Kunden bestmöglich sicherzustellen“.

Sandy Chan, Prozessingenieur, Sydvatten AB (Schweden):

„BactoSense ist eine einfache und schnelle Methode, den gesamten Bakteriengehalt im Wasser zu messen. Dies eröffnet die Möglichkeit, alle Bakterien in unserem Trinkwassersystem nachzuvollziehen, was uns bisher nicht möglich war“ .

Diese Empfehlungen aus der Praxis unterstreichen den klaren Branchentrend hin zu automatisierten, kulturunabhängigen Nachweismethoden für die routinemässige und erweiterte mikrobielle Überwachung.

Abschluss

Die Bedrohung durch VBNC-Bakterien ist real und anhaltend, insbesondere in der kommunalen Wasseraufbereitung, der Herstellung von Arzneimitteln und Kosmetika sowie der Flaschenwasser- und Getränkeindustrie, wo höchste Anforderungen an die Sicherheit gelten.

Herkömmliche Plattenkulturmethoden genügen nicht mehr für ein schnelles und umfassendes mikrobielles Monitoring. Technologien wie BactoSense, die Automatisierung mit fortschrittlicher Durchflusszytometrie kombinieren, bieten eine zukunftsfähige Lösung für diese Herausforderung.

Durch die schnelle Erkennung von VBNC-Bakterien in Echtzeit hilft BactoSense, Ausbrüche und Kontaminationen frühzeitig zu erkennen und zu verhindern und gleichzeitig Betriebseffizienz und Sicherheit zu steigern.

Angesichts des wachsenden Bewusstseins für die mit VBNC verbundenen Risiken wird der Einsatz innovativer Technologien wie BactoSense eine zentrale Rolle beim Schutz der öffentlichen Gesundheit und der Einhaltung gesetzlicher Vorgaben spielen.