Präsumtive Bacillus cereus in Lebensmitteln
Gratwanderungen zwischen Krankheitserreger und Biopestizid
Gratwanderungen zwischen Krankheitserreger und Biopestizid
Durch die Verminderung des Einsatzes chemischer Insektizide wie beispielsweise dem auch in Deutschland über Jahrzehnte in großen Mengen eingesetzten DDT ergab und ergibt sich für die Landwirtschaft notgedrungen die Suche nach verlässlichen Alternativen. Eine solche Alternative ist gerade im ökologischen Landbau die Verwendung von Präparaten mit definierten Stämmen des Bodenbakteriums Bacillus thuringiensis. Der angestrebte Pflanzenschutz beruht hierbei auf bestimmten bakteriellen Stoffwechselprodukten (Cry- und Cyt-Proteine), die bei Insekten als effektive Fraßgifte wirken. Diese Eigenschaften führten unter anderem zur Entwicklung der gentechnisch veränderten Bt-Maislinien, bei denen Gensequenzen aus Bacillus thuringiensis (daher „Bt“) in die Maispflanze eingefügt wurden.
Bacillus thuringiensis zeigt viele Ähnlichkeiten zu Bacillus cereus, der als Verursacher lebensmittelbedingter Erkrankungen bereits seit Jahrzehnten bekannt ist. Lebensmittel werden daher im Landeslabor Berlin-Brandenburg gemäß des einschlägigen ISO-Verfahrens (DIN EN ISO 7932:2020-11, Horizontales Verfahren zur Zählung von präsumtivem Bacillus cereus) regelmäßig auf diesen potenziellen Krankheitserreger untersucht. Aufgrund der nicht selten schwierigen Abgrenzung nahe verwandter Bacillus-Spezies in der Routinediagnostik werden entsprechend des Untersuchungsverfahrens Bacillus cereus mit Bacillus thuringiensis und weiteren Vertretern der Gattung Bacillus zu sogenannten präsumtiven Bacillus cereus zusammengefasst.
Ob und inwieweit die jeweils im Lebensmittel enthaltenen präsumtiven Bacillus cereus dann auch tatsächlich zu einer Erkrankung beim Menschen führen, ist neben der verzehrten Menge des Lebensmittels in Verbindung mit der Höhe der Keimbelastung entscheidend davon abhängig, ob die jeweils vorhandenen Keime in der Lage sind, bestimmte Toxine zu bilden. Bei diesen Toxinen handelt es sich häufig um die aus mehreren Untereinheiten bestehenden Toxine Nhe (nicht hämolytisches Enterotoxin) und Hbl (Hämolysin BL), die von den mit der Nahrung aufgenommenen Mikroorganismen im Darm des Menschen gebildet werden und dort zu einer Schädigung der Darmschleimhaut führen. Für die Betroffenen äußert sich dies mit Symptomen wie Bauchkrämpfen und Durchfall, zumeist jedoch mit einer Genesung innerhalb etwa eines Tages.
Jedenfalls wird ab einer Keimbelastung von etwa 100.000 KbE/g (präsumtiven) Bacillus cereus in einem verzehrfertigen Lebensmittel regelmäßig von einer wahrscheinlichen gesundheitlichen Beeinträchtigung nach Verzehr des jeweiligen Lebensmittels ausgegangen (EFSA 2016). Der Keimgehalt von 100.000 KbE/g findet sich ebenso in Risikobewertungen der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit (European Food Safety Administration (EFSA)) als Grenzwert für Rückstände der als Biopestizid angewandten Bacillus thuringiensis mit dem ausdrücklichen Ziel, das Risiko von lebensmittelbedingten Vergiftungen abzudecken (EFSA 2021). Daneben weisen Untersuchungen der letzten Jahre vermehrt auf eine mögliche Humanpathogenität von Bacillus thuringiensis hin, sofern die jeweiligen Stämme über die Fähigkeit zur Bildung der Toxine Nhe und/oder Hbl verfügen (Schwenk 2020, Fichant 2024).
Zur Abschätzung eventueller Risiken werden im LLBB Isolate aus Lebensmittelproben mit Keimgehalten an präsumtiven Bacillus cereus über 100 KbE/g weiterführend untersucht. Im Berichtszeitraum handelte es sich hierbei um insgesamt 89 Isolate. Bei den zugehörigen Lebensmitteln handelte es sich einerseits um 42 Proben (= Gruppe A) nicht verarbeiteter pflanzlicher Lebensmittel und Lebensmittel mit nicht verarbeiteten pflanzlichen Zutaten, angefangen von frischem Obst und Gemüse bis hin zu Feinkostsalaten mit frischen Kräutern, und andererseits um 47 Proben (= Gruppe B) wie gekochtem Reis, Nudeln, Backwaren und Fleisch- und Molkereierzeugnissen.
Von den insgesamt 89 Isolaten waren 37,1 % (n = 33) Bacillus thuringiensis zuzuordnen. Ein deutlich höherer Anteil an Bacillus thuringiensis von 76,2 % (n = 32) ergab sich bezogen auf die 42 Lebensmittelproben der Gruppe A, während bei den 47 Proben in Gruppe B lediglich 2,1 % (n = 1) der Isolate als Bacillus thuringiensis identifiziert wurden. Die Fähigkeit zur Bildung des Toxins Nhe war erwartungsgemäß mit 96,6 % bei fast allen Isolaten (n = 86) über den Nachweis der nhe-Gene vorzufinden. Ein Nachweis der für die Bildung des Toxins Hbl kodierenden hbl-Gene ergab sich bei 68,5 % (n = 61) aller Isolate. Sämtliche der in den ursprünglichen Lebensmittelproben bis zu einem Keimgehalt von 490.000 KbE/g ermittelten Bacillus thuringiensis wiesen jedoch sowohl die für Nhe als auch die für Hbl kodierenden Gene (nhe- und hbl-Gene) auf.
Im Hinblick auf eine Interpretation der Ergebnisse ist zunächst darauf hinzuweisen, dass eine Herkunft der Bacillus thuringiensis von möglicherweise im Pflanzenbau verwendeten Biopestiziden mit den Untersuchungen zwar vermutet, aber nicht sicher belegt werden kann. Das Vorhandensein der für die Bildung der Toxine Hbl und Nhe kodierenden Gene bei etlichen als Biopestizid zugelassenen Bacillus-thuringiensis-Stämmen ist allerdings hinlänglich bekannt und wird auch bei den aktuellen Risikobewertungen der EFSA kritisch berücksichtigt (vgl. EFSA 2021).
Die anhand der im Jahr 2024 ermittelten Untersuchungsergebnisse aufgezeigte signifikante Häufung der Nachweise von Bacillus thuringiensis in nicht verarbeiteten pflanzlichen Lebensmitteln und Lebensmitteln mit nicht verarbeiteten pflanzlichen Zutaten gibt zumindest Anlass, die Verwendung der als Biopestizid eingesetzten Bacillus thuringiensis aus Gründen des gesundheitlichen Verbraucherschutzes weiterhin kritisch zu hinterfragen und Maßnahmen zur Reduzierung der mikrobiellen Belastung von Lebensmitteln mit diesen Mikroorganismen umzusetzen. Bei Beanstandungen von Lebensmitteln, bei denen die Anwendung von Bacillus thuringiensis relevant sein könnte, wird auf diesen geschilderten Sachverhalt hingewiesen.
Durch die Verminderung des Einsatzes chemischer Insektizide wie beispielsweise dem auch in Deutschland über Jahrzehnte in großen Mengen eingesetzten DDT ergab und ergibt sich für die Landwirtschaft notgedrungen die Suche nach verlässlichen Alternativen. Eine solche Alternative ist gerade im ökologischen Landbau die Verwendung von Präparaten mit definierten Stämmen des Bodenbakteriums Bacillus thuringiensis. Der angestrebte Pflanzenschutz beruht hierbei auf bestimmten bakteriellen Stoffwechselprodukten (Cry- und Cyt-Proteine), die bei Insekten als effektive Fraßgifte wirken. Diese Eigenschaften führten unter anderem zur Entwicklung der gentechnisch veränderten Bt-Maislinien, bei denen Gensequenzen aus Bacillus thuringiensis (daher „Bt“) in die Maispflanze eingefügt wurden.
Bacillus thuringiensis zeigt viele Ähnlichkeiten zu Bacillus cereus, der als Verursacher lebensmittelbedingter Erkrankungen bereits seit Jahrzehnten bekannt ist. Lebensmittel werden daher im Landeslabor Berlin-Brandenburg gemäß des einschlägigen ISO-Verfahrens (DIN EN ISO 7932:2020-11, Horizontales Verfahren zur Zählung von präsumtivem Bacillus cereus) regelmäßig auf diesen potenziellen Krankheitserreger untersucht. Aufgrund der nicht selten schwierigen Abgrenzung nahe verwandter Bacillus-Spezies in der Routinediagnostik werden entsprechend des Untersuchungsverfahrens Bacillus cereus mit Bacillus thuringiensis und weiteren Vertretern der Gattung Bacillus zu sogenannten präsumtiven Bacillus cereus zusammengefasst.
Ob und inwieweit die jeweils im Lebensmittel enthaltenen präsumtiven Bacillus cereus dann auch tatsächlich zu einer Erkrankung beim Menschen führen, ist neben der verzehrten Menge des Lebensmittels in Verbindung mit der Höhe der Keimbelastung entscheidend davon abhängig, ob die jeweils vorhandenen Keime in der Lage sind, bestimmte Toxine zu bilden. Bei diesen Toxinen handelt es sich häufig um die aus mehreren Untereinheiten bestehenden Toxine Nhe (nicht hämolytisches Enterotoxin) und Hbl (Hämolysin BL), die von den mit der Nahrung aufgenommenen Mikroorganismen im Darm des Menschen gebildet werden und dort zu einer Schädigung der Darmschleimhaut führen. Für die Betroffenen äußert sich dies mit Symptomen wie Bauchkrämpfen und Durchfall, zumeist jedoch mit einer Genesung innerhalb etwa eines Tages.
Jedenfalls wird ab einer Keimbelastung von etwa 100.000 KbE/g (präsumtiven) Bacillus cereus in einem verzehrfertigen Lebensmittel regelmäßig von einer wahrscheinlichen gesundheitlichen Beeinträchtigung nach Verzehr des jeweiligen Lebensmittels ausgegangen (EFSA 2016). Der Keimgehalt von 100.000 KbE/g findet sich ebenso in Risikobewertungen der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit (European Food Safety Administration (EFSA)) als Grenzwert für Rückstände der als Biopestizid angewandten Bacillus thuringiensis mit dem ausdrücklichen Ziel, das Risiko von lebensmittelbedingten Vergiftungen abzudecken (EFSA 2021). Daneben weisen Untersuchungen der letzten Jahre vermehrt auf eine mögliche Humanpathogenität von Bacillus thuringiensis hin, sofern die jeweiligen Stämme über die Fähigkeit zur Bildung der Toxine Nhe und/oder Hbl verfügen (Schwenk 2020, Fichant 2024).
Zur Abschätzung eventueller Risiken werden im LLBB Isolate aus Lebensmittelproben mit Keimgehalten an präsumtiven Bacillus cereus über 100 KbE/g weiterführend untersucht. Im Berichtszeitraum handelte es sich hierbei um insgesamt 89 Isolate. Bei den zugehörigen Lebensmitteln handelte es sich einerseits um 42 Proben (= Gruppe A) nicht verarbeiteter pflanzlicher Lebensmittel und Lebensmittel mit nicht verarbeiteten pflanzlichen Zutaten, angefangen von frischem Obst und Gemüse bis hin zu Feinkostsalaten mit frischen Kräutern, und andererseits um 47 Proben (= Gruppe B) wie gekochtem Reis, Nudeln, Backwaren und Fleisch- und Molkereierzeugnissen.
Von den insgesamt 89 Isolaten waren 37,1 % (n = 33) Bacillus thuringiensis zuzuordnen. Ein deutlich höherer Anteil an Bacillus thuringiensis von 76,2 % (n = 32) ergab sich bezogen auf die 42 Lebensmittelproben der Gruppe A, während bei den 47 Proben in Gruppe B lediglich 2,1 % (n = 1) der Isolate als Bacillus thuringiensis identifiziert wurden. Die Fähigkeit zur Bildung des Toxins Nhe war erwartungsgemäß mit 96,6 % bei fast allen Isolaten (n = 86) über den Nachweis der nhe-Gene vorzufinden. Ein Nachweis der für die Bildung des Toxins Hbl kodierenden hbl-Gene ergab sich bei 68,5 % (n = 61) aller Isolate. Sämtliche der in den ursprünglichen Lebensmittelproben bis zu einem Keimgehalt von 490.000 KbE/g ermittelten Bacillus thuringiensis wiesen jedoch sowohl die für Nhe als auch die für Hbl kodierenden Gene (nhe- und hbl-Gene) auf.
Im Hinblick auf eine Interpretation der Ergebnisse ist zunächst darauf hinzuweisen, dass eine Herkunft der Bacillus thuringiensis von möglicherweise im Pflanzenbau verwendeten Biopestiziden mit den Untersuchungen zwar vermutet, aber nicht sicher belegt werden kann. Das Vorhandensein der für die Bildung der Toxine Hbl und Nhe kodierenden Gene bei etlichen als Biopestizid zugelassenen Bacillus-thuringiensis-Stämmen ist allerdings hinlänglich bekannt und wird auch bei den aktuellen Risikobewertungen der EFSA kritisch berücksichtigt (vgl. EFSA 2021).
Die anhand der im Jahr 2024 ermittelten Untersuchungsergebnisse aufgezeigte signifikante Häufung der Nachweise von Bacillus thuringiensis in nicht verarbeiteten pflanzlichen Lebensmitteln und Lebensmitteln mit nicht verarbeiteten pflanzlichen Zutaten gibt zumindest Anlass, die Verwendung der als Biopestizid eingesetzten Bacillus thuringiensis aus Gründen des gesundheitlichen Verbraucherschutzes weiterhin kritisch zu hinterfragen und Maßnahmen zur Reduzierung der mikrobiellen Belastung von Lebensmitteln mit diesen Mikroorganismen umzusetzen. Bei Beanstandungen von Lebensmitteln, bei denen die Anwendung von Bacillus thuringiensis relevant sein könnte, wird auf diesen geschilderten Sachverhalt hingewiesen.
Literatur
Literatur
EFSA BIOHAZ Panel – EFSA Panel on Biological Hazards (2016): Scientific opinion on the risks for public health related to the presence of Bacillus cereus and other Bacillus spp. including Bacillus thuringiensis in foodstuffs. EFSA Journal 2016;14(7):4524, 93 pp., doi.org/10.2903/ j.efsa.2016.4524
EFSA – European Food Safety Authority (2021): Conclusion on the peer review of the pesticide risk assessment of the active substance Bacillus thuringiensis subsp. kurstaki strain EG2348. EFSA Journal 2021;19(4):6495, 20 pp., doi.org/10.2903/j.efsa.2021
EFSA – European Food Safety Authority (2021): Conclusion on the peer review of the pesticide risk assessment of the active substance Bacillus thuringiensis subsp. kurstaki strain ABTS-351. EFSA Journal 2021;19(10):6879, 20 pp., doi.org/10.2903/j.efsa.2021.6879
Fichant A., Lanceleur R., Hachfi S., Brun-Barale A., Blier A.-L., Firmesse O., Gallet A., Fessard V., Bonis M. (2024): New approach methods to assess the enteropathogenic potential of strains of the Bacillus cereus group, including Bacillus thuringiensis. Foods 13(8), 1140, 19 pp., doi.org/10.3390/foods13081140
Schwenk V., Riegg J., Lacroix M., Märtlbauer E., Jessberger N. (2020): Enteropathogenic potential of Bacillus thuringiensis isolates from soil, animals, food and biopesticides. Foods 9(10), 1484, 19 pp., doi.org/10.3390/foods9101484
EFSA BIOHAZ Panel – EFSA Panel on Biological Hazards (2016): Scientific opinion on the risks for public health related to the presence of Bacillus cereus and other Bacillus spp. including Bacillus thuringiensis in foodstuffs. EFSA Journal 2016;14(7):4524, 93 pp., doi.org/10.2903/ j.efsa.2016.4524
EFSA – European Food Safety Authority (2021): Conclusion on the peer review of the pesticide risk assessment of the active substance Bacillus thuringiensis subsp. kurstaki strain EG2348. EFSA Journal 2021;19(4):6495, 20 pp., doi.org/10.2903/j.efsa.2021
EFSA – European Food Safety Authority (2021): Conclusion on the peer review of the pesticide risk assessment of the active substance Bacillus thuringiensis subsp. kurstaki strain ABTS-351. EFSA Journal 2021;19(10):6879, 20 pp., doi.org/10.2903/j.efsa.2021.6879
Fichant A., Lanceleur R., Hachfi S., Brun-Barale A., Blier A.-L., Firmesse O., Gallet A., Fessard V., Bonis M. (2024): New approach methods to assess the enteropathogenic potential of strains of the Bacillus cereus group, including Bacillus thuringiensis. Foods 13(8), 1140, 19 pp., doi.org/10.3390/foods13081140
Schwenk V., Riegg J., Lacroix M., Märtlbauer E., Jessberger N. (2020): Enteropathogenic potential of Bacillus thuringiensis isolates from soil, animals, food and biopesticides. Foods 9(10), 1484, 19 pp., doi.org/10.3390/foods9101484