Untersuchung der Kälteanpassungsmechanismen bakterieller Zellmembranen

Abstract

Die Lebensmittelindustrie versucht stetig, die Haltbarkeit ihrer Produkte zu verlängern, um ihre Produktivität zu optimieren. Dafür verwendet sie auch Kühlungs- und Gefriertechniken. Durch den Einsatz dieser Techniken sollen die für den Menschen pathogenen Mikroorganismen im Lebensmittel absterben bzw. die Anzahl vermindert werden, da ein Wachstum bei niedrigen Temperaturen nicht mehr möglich oder stark verlangsamt ist. Es gibt jedoch auch psychrophile bzw. psychrotolerante Bakterien, die sich in sehr kalten Regionen der Erde an die dort herrschenden Umwelt- und Klimabedingungen evolutiv angepasst haben. Einige dieser kälteadaptierten Bakterien finden optimale Wachstumsvoraussetzungen bei kühlschrankähnlichen Bedingungen vor. Gelangen diese Bakterien nun mit Lebensmittelrohstoffen in ein Lebensmittel, bietet sich ihnen ein nährstoffreiches Biotop, in dem sie sich gut vermehren können. Zu diesen psychrophilen bzw. psychrotoleranten Bakterien zählen die Gattungen Listeria, Clostridium, Yersinia und einige für den Menschen pathogene Bacillus-Stämme.<br /> In dieser Dissertation werden die Kälteanpassungsmechanismen psychrophiler bzw. psychrotoleranter Bakterien näher untersucht. Als Standardmechanismus der Kälteanpassung wird in der herrschenden Literatur die Änderung im Fettsäuremuster innerhalb der bakteriellen Membran definiert, welche sich qualitativ und quantitativ verändern kann. Es gibt aber auch Bakteriengruppen, bei denen dieser Anpassungsmechanismus bei Untersuchungen nicht nachgewiesen werden konnte. Diese Feststellung führt zu der Annahme, dass es weitere Mechanismen der Kälteanpassung bei Bakterien geben muss. Diese sollen im Rahmen der vorliegenden Arbeit gefunden und erläutert werden. Sie konzentriert sich dabei auf die lipophilen Substanzen Chinone und Carotinoide, die Bestandteile der bakteriellen Zellmembran sind. Als Keimquellen dienten lebensmittelassoziierte Habitate. <br /> Diese Arbeit konnte nachweisen, dass bei bestimmten Bakterienarten der Chinongehalt und der Carotinoidgehalt durch Kälteeinfluss verändert wird. Zum Teil kommt es zu einer Erhöhung des Gehaltes, durch den die Kältetoleranz dieser Bakterien erklärt werden kann. Zusätzlich konnte durch diese Arbeit eine erhöhte Zellausbeute bei einer Kühlinkubation gezeigt werden. Dieser Effekt trat nur bei Wildisolaten auf, jedoch nicht bei Referenzstämmen. Die vorliegenden Forschungsergebnisse können in der Lebensmittelindustrie bei der Haltbarmachung von Produkten und in der Medizin angewendet werden. Sie erweitern den Forschungsstand, um besser mit kälteangepassten, potenziell pathogenen Mikroorganismen umzugehen und daraus entstehende Gefahren (für den Menschen) besser beherrschbar zu machen.