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Method Article
Die genaue Quantifizierung von Salmonellen bei Geflügel in geringen Mengen ist eine aktuelle industrielle und regulatorische Herausforderung. Dieses Protokoll beschreibt einen MPN-Assay, der die Quantifizierung von Salmonellen in rohen und küchenfertigen Geflügelprodukten ermöglicht. Diese Methode ist schnell, empfindlich und entspricht den FSIS-Richtlinien, verbessert die Lebensmittelsicherheit und unterstützt die Bemühungen um die öffentliche Gesundheit.
Salmonellen sind eine der Hauptursachen für lebensmittelbedingte Krankheiten in den Vereinigten Staaten, insbesondere bei Geflügelprodukten. Herkömmliche Methoden zum Nachweis von Salmonellen konzentrieren sich eher auf die Prävalenz als auf die Quantifizierung, was ihren Nutzen bei der Bewertung von Kontaminationsgraden und -risiken einschränkt. In dieser Studie wird ein neuartiger MPN-Assay (Most Likely Number) vorgestellt, der zur Quantifizierung von Salmonellen in küchenfertigen Geflügelprodukten wie z. B. Chicken Cordon Bleu entwickelt wurde. Bei der Methode wird die Geflügelprobe gewaschen, die Spülung durch Zentrifugation konzentriert und in einem 48-Well-Block seriell verdünnt. Der MPN-Assay ist in die LAMP-Methode (Loop-Mediated Isothermal Amplification) integriert, um eine empfindliche, genaue und schnelle Quantifizierung der Salmonellenkontamination innerhalb des gleichen Zeitrahmens wie bestehende FSIS-Protokolle (Food Safety and Inspection Service) zu ermöglichen. Die Ergebnisse zeigen eine starke lineare Korrelation zwischen den MPN-LAMP-Messungen und den theoretischen Impfwerten (R² = 0,933). Die Variabilität bei niedrigeren Konzentrationen verdeutlicht jedoch die Herausforderung beim genauen Nachweis von Salmonellen in diesen Konzentrationen, wobei die praktische untere Nachweisgrenze auf etwa 300 KBE/g geschätzt wird. Zu den möglichen Verfeinerungen zur Verbesserung der Anwendbarkeit des Protokolls gehören die Erhöhung der Probenmenge, um die Nachweisgrenze weiter zu verbessern, die Optimierung der Formulierungen von Anreicherungsmedien und die Ausweitung des molekularen Nachweises auf mehrere Salmonella-Serovare . Insgesamt stellt diese Studie ein praktisches Instrument für die Lebensmittelindustrie dar, das eine zuverlässige Quantifizierung der Salmonellenkontamination in Geflügelprodukten ermöglicht und so zu einer verbesserten Lebensmittelsicherheit und öffentlichen Gesundheit beiträgt.
Als eine der Hauptursachen für lebensmittelbedingte Krankheiten, Krankenhausaufenthalte und Todesfälle in den USA haben Salmonellen erhebliche Auswirkungen auf die öffentliche Gesundheit und die Wirtschaft. Die geschätzte wirtschaftliche Belastung des Erregers belief sich allein im Jahr 2013 auf 3,67 Milliarden US-Dollar1. Obwohl die jüngsten Regulierungsinitiativen darauf abzielen, die Salmonellose bis 2030 um 25 % zu reduzieren2, sind nach wie vor Lücken in den derzeitigen Erkennungs- und Eindämmungsstrategien offensichtlich, insbesondere bei der Abstimmung der Überwachung von Verarbeitungsbetrieben auf die Ergebnisse der öffentlichen Gesundheit3 .
Gefrorene küchenfertige Geflügelprodukte, die mit mehreren Salmonellenausbrüchen in Verbindung gebracht wurden, stellen ein erhebliches Problem für die öffentliche Gesundheit dar. Als Reaktion darauf stufte der Food Safety and Inspection Service (FSIS) Salmonellen als Verfälschungsmittel in diesen Produkten ein. Derzeit konzentriert sich das FSIS Microbiology Laboratory Guidebook (MLG) 4.15 ausschließlich auf die Bestimmung der Prävalenz von Salmonellen in Geflügelprodukten4. Gemäß dieser Richtlinie werden die gesammelten Proben 18-24 Stunden lang angereichert und dann mit dem Molecular Detection System (MDS) gescreent, das das Vorhandensein oder Fehlen von Salmonellen identifiziert, aber keinen Einblick in den Grad der Kontamination bietet. Dieser Ansatz ist zwar wertvoll für den Nachweis von Krankheitserregern, liefert aber keine quantitativen Informationen, die Lebensmittelverarbeitern helfen könnten, Kontaminationsrisiken genauer einzuschätzen und gezielte Korrekturmaßnahmen zu ergreifen.
In dieser Studie haben wir eine Methode entwickelt, um den Nachweis von mikrobiellen Krankheitserregern von der Prävalenz bis zur Quantifizierung zu erweitern. Es wurde für die nahtlose Integration in bestehende Prozesse zum Nachweis von Salmonellen in Geflügelprodukten mit minimaler Unterbrechung der aktuellen FSIS-Protokolle entwickelt. Anstatt einfach nur die Massenprobe anzureichern, beginnt die Methode mit dem Waschen der Geflügelprodukte mit Medien, die den aktuellen FSIS-Methoden entsprechen. Die Spülung wird dann in die erste Säule eines 48 tiefe Brunnenblocks verteilt. Serielle Verdünnungen werden über die verbleibenden fünf Säulen durchgeführt, und der Block wird 18-24 Stunden lang inkubiert, in Übereinstimmung mit dem MLG 4.15-Protokoll. Nach der Inkubation werden die Vertiefungen auf Salmonellen untersucht, und die Ergebnisse werden zur Berechnung der wahrscheinlichsten Zahl (MPN)5,6 verwendet. Dieser Ansatz ermöglicht die Quantifizierung der Kontamination innerhalb des gleichen Zeitrahmens wie das derzeitige FSIS-Verfahren, was ihn zu einer praktischen Option sowohl für die Industrie als auch für den behördlichen Einsatz macht. Abbildung 1 zeigt ein Blockdiagramm, das den modifizierten MPN-Assay zusammenfasst. Die Abbildung umfasst Fotos, die in bestimmten Schritten aufgenommen wurden, den 48-Well-Block, der für die Verdünnung und das Wachstum von Replikaten verwendet wird, und die drei Techniken, die als Benchmarks zur Bewertung der wahrscheinlichsten Anzahl von Salmonellen in Hackfleisch verwendet werden. In der ersten Phase dieser Studie verwendeten wir bestrahltes Hackfleisch, um die Auswirkungen der Hintergrundmikroflora und die Unsicherheit der Messungen in Bezug auf das verifizierte Inokulum zu minimieren, bevor wir das Protokoll auf nicht bestrahlte Hühnerproben anwendeten.
HINWEIS: Alle Arbeiten im Zusammenhang mit diesem Protokoll sollten in einem Labor der Biosicherheitsstufe 2 (BSL-2) durchgeführt werden. Gegebenenfalls sollte dieses Protokoll in einer biologischen Sicherheitswerkbank (BSC) durchgeführt werden, um aseptische Bedingungen aufrechtzuerhalten und das Risiko einer Probenkontamination oder einer Exposition des Bedieners gegenüber mikrobiellen Krankheitserregern zu minimieren. Wenn Sie Proben außerhalb des BSC transportieren, verwenden Sie versiegelte Behälter, um die Integrität der Proben zu wahren und ein Verschütten im Falle eines versehentlichen Herunterfallens zu verhindern. Vorzugsweise sollten während des gesamten Verfahrens Einwegkomponenten verwendet werden, um die Möglichkeit einer Kreuzkontamination zu verringern. In Fällen, in denen Einwegartikel nicht möglich sind, stellen Sie sicher, dass alle Geräte und Materialien vor der Verwendung steril sind. Eine ordnungsgemäße Abfallbewirtschaftung ist von entscheidender Bedeutung. Alle verwendeten Einwegkomponenten sollten als biologisch gefährlicher Abfall entsorgt werden. Autoklavieren Sie wiederverwendbare Materialien vor der Wiederverwendung, um eine ordnungsgemäße Sterilisation und Eindämmung potenziell gefährlicher Materialien zu gewährleisten. Die Einhaltung dieser Vorsichtsmaßnahmen schützt nicht nur die Integrität der Probe, sondern minimiert auch das Risiko einer Exposition des Bedieners gegenüber mikrobiellen Krankheitserregern.
1. Vorbereitung der Fleischproben
2. Zellkultur
3. Inokulation von Geflügelproben
4. Probenverarbeitung
5. Einrichtung des MPN-Blocks
HINWEIS: Tabelle 1 zeigt ein Schema der Verdünnungen in einem 48-Well-Block.
6. Plattieren und Aufzählen
7. qPCR-Nachweis von Salmonellen
8. Nachweis mit dem 3M MDS-Assay
9. Datenanalyse
Bestrahltes Fleisch
In der Regressionsanalyse bedeutet eine Steigung von 1, dass für jede Einheitenzunahme der unabhängigen Variablen (x-Achse) die abhängige Variable (y-Achse) um genau 1 Einheit zunimmt. Dies deutet auf eine proportionale Beziehung zwischen den beiden Variablen hin, was bedeutet, dass die Änderung der abhängigen Variablen die Änderung der unabhängigen Variablen widerspiegelt. Ein Knotenpunkt von 0 bedeutet, dass, wenn die unabhängige Variable...
Bedeutung des Protokolls
Salmonellen sind nach wie vor ein großes Problem für die Lebensmittelsicherheit, insbesondere bei Geflügelerzeugnissen, die häufig mit lebensmittelbedingten Krankheitsausbrüchen in Verbindung gebracht werden13,14. Als eine der Hauptursachen für bakterielle lebensmittelbedingte Krankheiten in den Vereinigten Staaten sind zuverlässige Methoden zum Nachweis von Salmon...
Alle Autoren erklären, dass kein Interessenkonflikt besteht.
Diese Forschung wurde unterstützt durch das U.S. Department of Agriculture, Agricultural Research Service (USDA-ARS), National Program 108, Current Research Information System Nummern 8072-42000-093-000-D und 8072-42000-094-000-D. Die Erwähnung von Handelsnamen oder Handelsprodukten in diesem Artikel dient ausschließlich dem Zweck, spezifische Informationen bereitzustellen, und impliziert keine Empfehlung oder Billigung durch das US-Landwirtschaftsministerium. USDA ist ein Anbieter und Arbeitgeber für Chancengleichheit.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
48 deep well block 4.6ml | Fisher Scientific International, Inc | NC1964628 | |
Agar - Solidifying Agent (Difco) | Becton, Dickinson and Company (BD) | 281230 | |
Analytical Balance | Mettler Toledo | JL602-G/L | Equipment |
Analytical Balance | Mettler Toledo | AB54-S | Equipment |
Autoclave - Amsco Lab250, Laboratory Steam Sterilizer | Steris plc | LV-250 | Equipment |
Biological Safety Cabinet, Type A2, Purifier Logic+ | Labconco Corporation | 302411101 | Equipment |
Brain Heart Infusion (BHI) Broth | Becton, Dickinson and Company (BD) | 237500 | |
Buffered Peptone Water | Bio-Rad Laboratories Inc. | 3564684 | |
Cell Spreader - L-shaped | VWR | 76208-438 | |
Centrifuge Microcentrifuge 5424 | Eppendorf | 5424 | Equipment |
Centrifuge, Avanti J-25 | Beckman Coulter, Inc. | Equipment | |
DNA Extraction - PreMan Ultra Sample Preparation Reagent | Thermo Fisher Scientific Inc. | 4318930 | |
Ground Chicken | Local retailers | ||
IAC forward primer: 5'-GGCGCGCCTAACACATCT-3' | Integrated DNA Technologies | ||
IAC probe: 5'-TTACAACGGGAGAAGACAATGC CACCA-3' labeled with 5' TAMRA/3' BHQ-2 | Biosearch Technologies | ||
IAC reverse primer: 5'-TGGAAGCAATGCCAAATGTGTA-3' | Integrated DNA Technologies | ||
Incubator - Inova 4230 incubator shaker | New Brunswick Scientific | 4230 | Equipment |
Inoculating Loop - Combi Loop 10µL and 1µL | Fisher Scientific International, Inc | 22-363-602 | |
invA forward primer: 5'-GTTGAGGATGTTATTCGCAAAG G-3' | Integrated DNA Technologies | ||
invA probe: 5'-CCGTCAGACCTCTGGCAGTAC CTTCCTC-3' labeled with 5' Cal Fluor Orange 560/3' BHQ-1 | Biosearch Technologies | ||
invA reverse primer: 5'-GGAGGCTTCCGGGTCAAG-3' | Integrated DNA Technologies | ||
Irradiation Treatment | Texas A&M Agrilife Research National Center for Electron Beam Research | Service | |
Luria Bertani (LB) Broth | Becton, Dickinson and Company (BD) | 244620 | |
Manual pipette Pipet-Lite LTS Pipette L-1000XLS+ | Mettler Toledo | 17014382 | Equipment |
Manual pipette Pipet-Lite LTS Pipette L-100XLS+ | Mettler Toledo | 17014384 | Equipment |
Manual pipette Pipet-Lite LTS Pipette L-10XLS+ | Mettler Toledo | 17014388 | Equipment |
Manual pipette Pipet-Lite LTS Pipette L-200XLS+ | Mettler Toledo | 17014391 | Equipment |
Manual pipette Pipet-Lite LTS Pipette L-20XLS+ | Mettler Toledo | 17014392 | Equipment |
Manual pipette Pipet-Lite Multi Pipette L8-200XLS+ | Mettler Toledo | 17013805 | Equipment |
Manual pipette Pipet-Lite Multi Pipette L8-20XLS+ | Mettler Toledo | 17013803 | Equipment |
Media Storage Bottle -PYREX 1L Square Glass Bottle, with GL45 Screw Cap | Corning Inc. | 1396-1L | Equipment |
Media Storage Bottle -PYREX 2L Round Wide Mouth Bottle, with GLS80 Screw Cap | Corning Inc. | 1397-2L | Equipment |
Microtiter plate, 96 well plate, flat bottom, polystyrene, 0.34cm2, sterile, 108/cs | MilliporeSigma | Z707902 | |
Mixer - Vortex Genie 2 | Scientific Industries Inc. | SI-0236 | Equipment |
Molecular Detection Assay 2-Salmonella kit | Neogen | MDA2SAL96 | |
Molecular Detection Instrument | Neogen | MDS100 | Equipment |
Motorized pipette controller, PIPETBOY2 | INTEGRA Biosciences Corp. | 155019 | Equipment |
PCR Mastermix 2× TaqMan Gene Expression | Thermo Fisher Scientific Inc. | 4369542 | |
Petri Dish Rotator - bioWORLD Inoculation Turntable | Fisher Scientific International, Inc | 3489E20 | Equipment |
Petri Dishes with Clear Lid (100 mm x 15mm) | Fisher Scientific International, Inc | FB0875713 | |
Pipette Tips GP LTS 1000µL S 768A/8 | Mettler Toledo | 30389273 | |
Pipette Tips GP LTS 20µL 960A/10 | Mettler Toledo | 30389270 | |
Pipette Tips GP LTS 200µL F 960A/10 | Mettler Toledo | 30389276 | |
Ready to cook chicken products | Local retailers | ||
Reagent Reservoir, 25 mL sterile reservoir used with multichannel pipettors | Thermo Fisher Scientific Inc. | 8093-11 | |
Realtime PCR - 7500 Real-Time PCR system | (Applied Biosystems, Foster City, CA) | 2750036476 | Equipment |
Serological Pipettes, Nunc Serological Pipettes (10 mL) | Thermo Fisher Scientific Inc. | 170356N | |
Serological Pipettes, Nunc Serological Pipettes (2 mL) | Thermo Fisher Scientific Inc. | 170372N | |
Serological Pipettes, Nunc Serological Pipettes (25 mL) | Thermo Fisher Scientific Inc. | 170357N | |
Serological Pipettes, Nunc Serological Pipettes (50 mL) | Thermo Fisher Scientific Inc. | 170376N | |
Spreader - Fisherbrand L-Shaped Cell Spreaders | Fisher Scientific International, Inc | 14-665-230 | |
Stomacher bag, Nasco Whirl-Pak Write-On Homogenizer Blender Filter Bags | Thermo Fisher Scientific Inc. | 01-812 | |
Stomacher 80 Biomaster Lab Blender | Seward | 30010019 | Equipment |
Thermocycler (GeneAmp PCR system 9700) | Applied Biosystems | 535028293 | Equipment |
Water Filtration - Elga Veolia Purelab Flex | Elga LabWater | PF2XXXXM1-US | Equipment |
Whirlpak bags 1.63L | VWR | 11216-777 |
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