Fingerabdruck überführt Mikroben

- Vorfreude und Appetit auf den Lieblingsjoghurt können einem sehr schnell wieder vergehen, wenn man rote, grüne oder weiße Pünktchen unter dem Aluminiumdeckel entdeckt: Der Joghurt ist schlecht, obwohl das Verfallsdatum noch längst nicht erreicht ist. Ursache sind Verderbsorganismen, die sich in dem Joghurt breit gemacht haben. Siegfried Scherer und Herbert Seiler vom Zentralinstitut für Ernährungs- und Lebensmittelforschung der TU-München haben eine Methode entwickelt, mit der Lebensmittelproduzenten Mikroorganismen sehr schnell aufspüren können - auch im eigenen Betrieb, mit niedrigen Kosten (fünzig Cent pro Identifikation), hohem Probendurchsatz und sicherer Klassifikation.

Dafür haben sie den diesjährigen Otto-von-Guericke-Preis erhalten. Die mit 5000 Euro dotierte Auszeichnung wird jährlich für innovative Leistungen der industriellen Forschung verliehen.

"Man muss dafür sorgen, dass solche Verderbniserreger gar nicht erst im Produkt sind", erklären die beiden Forscher. Oft stecken die Mikroorganismen für den Menschen unsichtbar in Reis oder Fleisch, wenn es sich um Krankheitserreger handelt, und machen sich erst bemerkbar, wenn man sie geschluckt hat.

Bisher haben Lebensmittelhersteller ihren Betrieb zu selten auf Schädlinge überprüft. Grund waren nicht nur hohe Kosten, sondern auch der große Aufwand: Man untersuchte die Organismen auf Merkmale, wie etwa Zellform, Stoffwecheselvorgänge oder genetische Merkmale. Jetzt analysieren die Biologen die Mikroorganismen mit Infrarotlicht und erstellen so einen je spezifischen "Fingerabdruck". "Wir streichen zum Beispiel verdünnte Fruchtzubereitung für Joghurt auf die Agarckerplatte. Aus jeder Zelle wächst innerhalb von 24 Stunden dann eine Kolonie heran", so Scherer, der Geschäftsführender Direktor des Zentralinstituts ist. "Da alle von einer Ursprungszelle abstammen, kann man daraus eine Reinkultur gewinnen." Anschließend wird im "Infrarotspektrometer" untersucht, "bei welchen Wellenlängen der Mikroorganismus wieviel Licht absorbiert", erklärt der Experte. Das Ergebnis, der Fingerabdruck, wird in einem Spektrum festgehalten und dann mit bereits vorhandenen Abdrücken in einer 7000 Spektren umfassenden Kartei verglichen. Wenn es sich um einen neuen Mikroorganismus handelt, wird auch die DNA analysiert, und das Ergebnis wandert in die Kartei. Die Trefferquote zur Identifizierung von Schadhefen liegt bei diesem Verfahren bei 97 Prozent, vorher waren es 60 bis 90 Prozent.

Noch schneller können Mikroorganismen unter einem Infrarotmikroskop identifiziert werden. "Man spart sich die Züchtung der Reinkultur", so Scherer. Ein Computer steuert Mikroskop und Spektrometer, erstellt ein Infrarot-Spektrum nach dem Prinzip der Signalverarbeitung im Gehirn ("neuronale Netze"), extrahiert das Charakteristikum der Zelle und "erstellt von jeder Kolonie ein Spektrum", erläutert er. "So kann man in nur einem Arbeitsschritt hundert Mikroorganismen automatisch und sehr genau identifizieren." Aber noch können sich Betrieb ein so teures Mikroskop nicht leisten. Scherer und Seiler haben derzeit auch ganz andere Prioritäten: Patientensicherheit, weil man mit der Methode auch Krankheitserreger identifizieren kann. "Wir wollen diese Techniken in den nächsten zwei Jahren in die Pharmaindustrie bringen."

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