Vorkommen von Biofilmen und spezifischen Erregern in Wartestalltränken im Schweineschlachtbetrieb sowie die Intervention mittels nanoskaliger Beschichtung

Abstract

Kreuzkontaminationen in der Lebensmittelkette sind ein Risiko für die Gesundheit des Konsumenten. Bisher sind jedoch nicht alle Gefahrenquellen identifiziert und/oder eliminiert. Die Untersuchung von Tränkvorrichtungen in Wartestallbuchten eines deutschen Schweinschlachtbetriebs hat ergeben, dass die verbauten Tränken mit Biofilmen und spezifischen Infektionserreger kontaminiert sind. Hierzu wurden sechs Tränken an verschiedenen Positionen des Wasserleitungssystems nach drei unterschiedlich langen Installationsperioden beprobt. Diese Untersuchungen ergaben eine allgemeine Keimbelastung der Tränken zu allen Untersuchungszeitpunkten in allen untersuchten Beprobungsorten und erlaubten weiterhin Aufschluss über den Ursprung der Kontamination. Durch die graduelle Abnahme der Gesamtkeimzahl, je weiter die Proben von den Tränknippeln entfernt genommen wurden, kann von einem retrograden Wachstum ausgegangen werden. Weiterhin konnten Enterobacteriaceae und Pseudomonaden in Nippel-assoziierten Proben aller Beprobungen gefunden werden. Die weiteren untersuchten spezifischen Infektionserreger Salmonella, im genaueren Salmonella Derby und Salmonella Typhimurium, pathogene Yersinia enterocolitica und Methicillin-resistente Staphylococcus aureus wurden ebenfalls in Proben der Tränknippel nachgewiesen. Dabei waren nicht immer alle Erreger in allen Beprobungen vorhanden. Der Vergleich der drei Untersuchungen der Tränken ergab, dass bereits nach einem Monat ein stabiler Biofilm mit wiederkehrenden spezifischen Erregern nachgewiesen werden konnte. Zu den längeren Installationsperioden mit drei Monaten und der Status quo Untersuchung mit Tränkvorrichtungen, die fünf Jahre verbaut waren, wurden keine signifikanten Unterschiede festgestellt. Die anschließende Untersuchung der Tränkvorrichtungen mit einer nanoskaligen Beschichtung aus Siliciumdioxid führte im Vergleich zu den unbeschichteten Tränken der vorherigen Versuchsdurchführungen zu keiner signifikanten Veränderung der Bakterienbelastung. Die Auswertung der spezifischen Infektionserreger ergab ein Vorkommen aller untersuchten Bakterien: Salmonella, erneut Salmonella Derby und Salmonella Typhimurium, pathogene Yersinia enterocolitica und Methicillin-resistente Staphylococcus aureus inklusive der erstmalig nachgewiesenen Listeria monocytogenes. Auch hier kam es nicht in beiden Beprobungen nach einem Monat und drei Monaten zum Nachweis aller untersuchten Erreger. Zudem waren die spezifischen Infektionserreger in ihrem Vorkommen auf die Nippel-assoziierten Proben beschränkt. Der einzige signifikante Unterschied zwischen den zwei Installationen der beschichteten Tränken wurden für die Pseudomonaden in der gemeinsamen äußeren Nippelprobe festgestellt. Zudem kam es in der Beprobung der beschichteten Tränken nach einem Monat Installation zu erstmalig positiven Nachweisen von Pseudomonas spp. in den unteren, inneren Rohrabschnitten sowie von Enterobacteriaceae in den Wasserproben. Der Hauptnachweisort der Erreger befand sich außen an den Nippeln oder im Innenbereich der individuellen Nippel. Dies führt zu der Schlussfolgerung, dass die Schweine die Kontaminationsquelle für die Tränken sind und die Erreger während des Tränkvorganges auf die Nippel übertragen. Zudem können die Tiere durch die Berührungen von Tränken mit fäkal kontaminierter Haut zur weiteren Übertragung beitragen, da die Tränken frei in der Wartestallbucht hingen. Die Schweine stehen neben der Kontamination der äußeren Haut unter dem Risiko der Infektion im Wartestall durch die in den Tränken vorhandenen Infektionserreger. Diese Infektion stellt im Anschluss eine Gefahr für die Lebensmittelkette dar, indem durch Kreuzkontaminationen weitere Bereiche der Schlachtkette und/oder weitere Schlachtkörper kontaminiert werden, ohne dass das übertragende Schwein Infektionsanzeichen aufzeigt. Dadurch stellen die Tränkvorrichtungen des Wartebereichs in Schweineschlachtbetrieben eine weitere mögliche Kreuzkontaminationsquelle für die Lebensmittelsicherheit dar, welche sich durch die alleinige Installation nanoskalig beschichteter Tränken nicht verhindern lässt.

Cross-contamination in the food chain is a risk to the health of the consumer, but not all critical points have been identified and/or eliminated. The investigation of drinking equipment in lairage holding pens of a German pig abattoir has shown that the installed drinking equipment is contaminated with biofilms and specific infectious pathogens. For this purpose, six drinkers, chosen for their individual positions in the water supply system, were sampled after three different periods of installation. These investigations revealed a general occurrence of bacteria in the drinkers after all installation periods in all sampled positions and also provided information on the origin of the contamination. Due to the gradual decrease in the total aerobic plate count, the further away the samples were taken from the drinking nipples, retrograde growth can be assumed. Furthermore, Enterobacteriaceae and Pseudomonas spp. were found in nipple-associated samples from all samplings. The other investigated specific pathogens Salmonella, more specifically Salmonella Derby and Salmonella Typhimurium, pathogenic Yersinia enterocolitica and methicillin-resistant Staphylococcus aureus were also detected in samples from the nipple drinkers. Not all pathogens were present in all samplings. A comparison of the results of the three samplings showed that a stable biofilm with recurring specific pathogens can be detected after one month. No significant differences were found between the longer installation periods of three months and the status quo study with drinking equipment that had been installed for five years. The following examination of drinking equipment with a nanoscale coating of silicon dioxide did not lead to any significant change in the total aerobic plate count compared to the uncoated drinking equipment from the previous investigations. The evaluation of the specific pathogens revealed the presence of all investigated bacteria: Salmonella, again Salmonella Derby and Salmonella Typhimurium, pathogenic Yersinia enterocolitica and methicillin-resistant Staphylococcus aureus, including Listeria monocytogenes, which was detected for the first time. Once again, not all investigated pathogens were detected in both samplings after one month and three months. In addition, the occurrence of the specific pathogens was limited to the nipple-associated samples. The only significant difference between the two installations of the coated drinkers was found for Pseudomonas spp. in the pooled outer nipple sample. Furthermore, the sampling of the coated drinkers after one month installation resulted in the first positive detections of Pseudomonas spp. in the lower, inner pipe sections and of Enterobacteriaceae in the water samples. The main detection site of the pathogens was on the outside or the inside of the nipples. This leads to the conclusion that the pigs are the source of contamination for the drinkers and transfer the pathogens to the nipples during the drinking process. Additionally, the animals can contribute to further transmission onto the drinkers via skin contaminated with faeces, as the drinkers were hanging freely in the holding pen. Next to the contamination of the external skin, the pigs are at risk of infection in the holding pen from the specific infectious pathogens present in the drinking equipment. This infection, subsequently, poses a risk to the food chain by cross contaminating other areas of the slaughter line and/or contaminating other carcasses without the transmitting carrier pigs showing signs of infection. As a result, the drinking devices in the lairage of pig abattoirs represent another potential source of cross-contamination for food safety, which cannot be prevented by the sole installation of nanoscale-coated drinking equipment.