Molekularbiologische Methoden in der Lebensmittelanalytik (eBook)

Grundlegende Methoden und Anwendungen

Ulrich Busch (Herausgeber)

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2010
XII, 317 Seiten
Springer Berlin (Verlag)
978-3-642-10716-0 (ISBN)

Infos

Molekularbiologische Verfahren werden seit Längerem in der Analytik von Lebensmitteln, Saatgut und Futtermitteln angewendet. Das Spektrum reicht vom Nachweis gentechnisch veränderter und allergener Inhaltsstoffe über die Tierartendifferenzierung in Fleischprodukten bis zur Bestimmung pathogener Keime. Das Buch vermittelt in äußerst praxisbezogener Weise die notwendigen molekularbiologischen Techniken und das nötige Hintergrundwissen. Einen Schwerpunkt bildet die Polymerase-Kettenreaktion (PCR), einschließlich Realtime-PCR und Qualitätssicherung.

Der Herausgeber Dr. Ulrich Busch ist Sachbereichsleiter Molekularbiologie am Bayerischen Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit in Oberschleißheim.

Inhalt

Inhalt 4
Autorenverzeichnis 11
Abkürzungsverzeichnis 13
Kapitel 1 16
Molekulare Lebensmittelanalytik 16
Inhalt 16
1.1 Einleitung 16
Kapitel 2 20
Kultivierungsverfahren für Bakterien 20
Inhalt 20
2.1 Einleitung 20
2.2 Anreicherungsverfahren 22
2.2.1 Nichtselektive flüssige Nährmedien 22
2.2.2 Selektive Flüssignährmedien 24
2.2.3 Nichtselektive Festnährböden 26
2.2.4 Selektive Festnährmedien 27
2.3 Kultivierungsbedingungen 30
2.3.1 Temperatur 30
2.3.2 Sauerstoffgehalt 31
2.3.3 Weitere Wachstumsfaktoren 32
2.4 Qualitätssicherung bei der Kultivierung 32
Literatur 32
Kapitel 3 34
Extraktion von DNA 34
Inhalt 34
Abkürzungen 34
3.1 Einleitung 35
3.2 Grundlagen der DNA-Extraktion 36
3.2.1 Lyse 36
3.2.2 Entfernung von inhibitorischen Substanzen und Gewinnung reiner DNA 37
3.2.3 Nukleinsäurequantität und Qualität 40
3.3 DNA-Extraktion aus tierischen und pflanzlichen Geweben 42
3.3.1 DNA-Extraktion aus tierischen Geweben 42
3.3.2 DNA-Extraktion aus pflanzlichen Geweben 48
3.3.3 Zusammenfassende Bewertung 48
Literatur 49
Kapitel 4 50
PCR und Real-Time PCR 50
Inhalt 50
4.1 Einführung 50
4.2 PCR-Reaktion und Komponenten 51
4.2.1 PCR 51
4.2.2 Real-Time PCR 52
4.2.3 Fluoreszenzfarbstoffe in der Real-Time PCR 54
4.2.4 Modifikationen von Sonden 55
4.3 Qualitativer und quantitativer Nachweis 55
4.4 Optimierung und Validierung 58
4.5 Bestätigungsreaktionen 58
4.6 Qualitätssicherung im PCR-Labor und Kontrollen 59
4.7 PCR-basierte Typisierungstechniken 61
4.8 Schlussfolgerung 61
Literatur 61
Kapitel 5 63
Biochips und ihr Einsatz in der Lebensmittelanalytik 63
Inhalt 63
5.1 Einleitung 63
5.1.1 Definitionen: Biochip – Microarray 64
5.1.2 Vorteile und Limitierungen 64
5.1.3 Trägermaterialien 65
5.1.4 Herstellung von Biochips 65
5.1.5 Trägerformate 66
5.1.6 Nachweisverfahren 66
5.1.7 Marker 69
5.1.8 Messprinzipien/Lesegräte 70
5.1.9 Alternative Technologien 71
5.1.10 Auswertung/Bioinformatik 71
5.2 Einsatz der Biochips in der Lebensmittelanalytik 72
5.2.1 Nachweis von pathogenen Mikroorganismen mittels NUTRI 72
-Chip 72
5.2.2 Nachweis von gentechnisch veränderten Organismen (GVOs) mittels DualChip 74
GMO (V2.0) 74
5.2.3 Nachweis von Tierarten 75
5.3 Ausblick 78
Literatur 78
Kapitel 6 80
Alternative Nachweisverfahren – nicht PCR-basierende Schnellmethoden 80
Inhalt 80
6.1 Einleitung 80
6.2 Zytometrieverfahren 82
6.3 Varianten der kulturellen Anzucht 82
6.4 Nucleinsäurebasierende Verfahren 84
6.5 Immunologische Verfahren 86
6.6 Nachweis bestimmter Stoffwechselleistung von Mikroorganismen 87
6.7 Biosensoren und Nanotechnologie 92
Literatur 93
Kapitel 7 101
Pathogene Mikroorganismen 101
Inhalt 101
7.1 Die Bedeutung von pathogenen Mikroorganismen 101
7.1.1 Pathogene Mikroorganismen und das öffentliche Gesundheitswesen 102
7.1.2 Pathogene Mikroorganismen in der Lebensmittelkette 103
7.2 Molekularbiologische Analytik von pathogenen Mikroorganismen 104
7.3 Kleine Entwicklungsgeschichte in der Analytik pathogener Mikroorganismen 105
7.4 Probenvorbereitung 108
7.4.1 Probleme des Samplings 108
7.4.2 Probengröße und molekularbiologische Analytik 108
7.5 Molekularbiologische Nachweisund Quantifizierungssysteme für pathogene Mikroorganismen 109
7.5.1 Polymerase-Kettenreaktion: Eine neue Ära in der mikrobiellen Lebensmittelanalytik? 109
7.5.2 Nachweis pathogener Mikroorganismen mittel RT-PCR 109
7.5.3 Die Lebend/Tot-Problematik beim molekularbiologischen Nachweis von pathogenen Mikroorganismen 112
7.5.4 Kontrollen in der molekularbiologischen Analytik 113
7.5.5 Qualitätssicherung in der molekularbiologischen Analytik von pathogenen Mikroorganismen 114
Literatur 116
Kapitel 8 119
Molekularbiologische Methoden zum Nachweis lebensmittelübertragbarer Viren 119
Inhalt 119
8.1 Humanpathogene Viren, die durch Lebensmittel übertragen werden 119
8.1.1 Charakterisierung der durch Lebensmittelund Trinkwasser übertragbaren Viren 120
8.1.2 Lebensmittel als Virusüberträger 121
8.2 Medizinische Virusdiagnostik 122
8.3 Nachweis von Viren, die durch Lebensmittel übertragen werden 123
8.3.1 RT-PCR (Reverse Transkriptase Polymerase-Kettenreaktion) 123
8.3.2 mRT-PCR (multiplex RT-PCR) 124
8.3.3 Nested RT-PCR 124
8.3.4 ICC-PCR (Integrated Cell Culture-PCR) 125
8.3.5 AC/IM RT-PCR (Antigen-Capture/Immunomagnetic beads RT-PCR) 126
8.3.6 Real-time PCR/real-time RT-PCR 126
8.3.7 NASBA (Nucleic Acid Sequence-Based Amplification) 128
Literatur 129
Kapitel 9 133
Molekularbiologische Speziesdifferenzierung 133
Inhalt 133
Abkürzungen 133
9.1 Einleitung 133
9.2 Molekularbiologische Speziesdifferenzierung 136
9.2.1 DNA-Extraktion 137
9.2.2 Tierartnachweis durch direkte DNA-Hybridisierung mit spezifischen Sonden 138
9.2.3 Speziesnachweis durch Polymerase-Kettenreaktion 139
Literatur 151
Kapitel 10 154
Die Untersuchung auf gentechnische Veränderungen („GVO-Analytik“) 154
Inhalt 154
10.1 Einführung 154
10.1.1 Gentechnisch veränderte Organismen 154
10.1.2 Einsatz der Gentechnik, aktuelle Situation 155
10.1.3 Rechtliche Grundlagen und Anforderungen an die Analytik 155
10.2 Mögliche Nachweisstrategien 156
10.2.1 Nachweis des Phänotyps 156
10.2.2 Nachweis des Genotyps 158
10.3 Probenahme 160
10.4 Molekularbiologische Nachweisverfahren 161
10.4.1 DNA-Extraktion 162
10.4.2 Nachweis mittels Polymerase-Kettenreaktion (PCR) 163
Literatur 175
Kapitel 11 179
Analytik von Lebensmittelallergenen 179
Inhalt 179
Abkürzungen 180
11.1 Lebensmittelallergien 180
11.2 Rechtlicher Hintergrund 181
11.3 Nachweismethoden für Allergene in Lebensmitteln 182
11.3.1 Enzyme-Linked Immunosorbent Assay 183
11.3.2 Polymerase-Kettenreaktion (polymerase chain reaction, PCR) 184
11.3.3 Vergleich der Nachweismethoden PCR und ELISA 185
11.3.4 Nachweis von Gluten und glutenhaltigem Getreide in Lebensmitteln 185
11.3.5 Nachweis von Krebstieren in Lebensmitteln 187
11.3.6 Nachweis von Ei in Lebensmitteln 187
11.3.7 Nachweis von Fisch in Lebensmitteln 188
11.3.8 Nachweis von Soja in Lebensmitteln 189
11.3.9 Nachweis von Milch in Lebensmitteln 189
11.3.10 Nachweis von Schalenfrüchten in Lebensmitteln 190
11.3.11 Nachweis von Erdnüssen in Lebensmitteln 194
11.3.12 Nachweis von Sellerie in Lebensmitteln 195
11.3.13 Nachweis von Senf in Lebensmitteln 195
11.3.14 Nachweis von Sesam in Lebensmitteln 196
11.3.15 Nachweis von Lupinen in Lebensmitteln 196
11.3.16 Nachweis von Weichtieren in Lebensmitteln 197
11.3.17 Multiplex-PCR 197
11.4 Ausblick 197
Literatur 198
Kapitel 12 203
Molekulare Methoden zum Nachweis, zur Quantifizierung und zum Monitoring der Mykotoxinbildung lebensmittelrelevanter Pilze 203
Inhalt 203
12.1 Einleitung 203
12.2 Grundlagen der molekularen Methoden 205
12.3 Zielsequenzen 206
12.4 Sensitivität der PCR-Reaktionen 209
12.5 Molekularer Nachweis mykotoxinbildender Pilze 210
12.5.1 Nachweis von aflatoxinbildenden Pilzen 210
12.5.2 Nachweis von myotoxinbildenden Fusarien 212
12.5.3 Nachweis von ochratoxinbildenden Pilzen 215
12.6 Microarrays zum Nachweis und zur taxonomischen Charakterisierung von Pilzen 218
12.7 Monitoring der Expression mykotoxinbiosynthetischer Gene 220
12.8 Zusammenfassung 223
Literatur 224
Kapitel 13 230
Einsatz molekularer Methoden für Starterkulturen 230
Inhalt 230
13.1 Starterkulturen 230
13.2 Notwendigkeit molekularer Methoden 231
13.3 Methoden für Identifizierung und Nachweis 233
13.3.1 Vergleichende Sequenzierung von Markergenen 233
13.3.2 Anwendung von Gensonden 237
13.3.3 Direkter Nachweis durch PCR-gestützte Techniken 239
13.3.4 Verfahren zur Genotypisierung durch DNS-Polymorphismen 239
13.3.5 PCR-gestützte Verfahren zur Genotypisierung 244
13.4 Florenmonitoring 246
13.4.1 Kulturelle Methoden 246
13.4.2 Direkte Verfahren ohne Kultivierung 247
13.5 Charakterisierung funktioneller Eigenschaften 250
Literatur 250
Kapitel 14 262
Quantitative Analysen 262
Inhalt 262
14.1 Einleitung 262
14.2 Grundlegende Anforderungen 263
14.2.1 Genauigkeit: Richtigkeit und Präzision 263
14.2.2 Bestimmungsund Nachweisgrenze 267
14.3 Analytisches Vorgehen 271
14.3.1 Real-Time PCR 271
14.3.2 Quantifizierung von GVO 272
14.3.3 Quantifizierung von Tierarten in Fleischprodukten 277
14.4 Zusammenfassung 277
Literatur 278
Kapitel 15 279
Qualitätsmanagement in molekularbiologischen Laboratorien 279
Inhalt 279
Abkürzungen 279
15.1 Warum Qualitätsmanagement? 280
15.2 Ein historischer Rückblick 280
15.3 Funktion und Nutzen eines Qualitätsmanagementsystems 281
15.4 Labororganisation 281
15.4.1 Räumliche Trennung 281
15.4.2 Vermeidung von Kreuzbzw. Querkontaminationen 285
15.5 Erkennen von Querkontaminationen 286
15.5.1 Kontrollreaktionen 286
15.5.2 Die Tücken des Labor-Alltags 288
15.6 Qualitätssicherung 288
15.6.1 Teilnahme an Eignungsprüfungssystemen 288
15.6.2 Qualitätsregelkarten 289
15.6.3 Beurteilung von Untersuchungsergebnissen 289
15.7 Ausblick 289
Literatur 289
Kapitel 16 291
Die Amtliche Sammlung von Untersuchungsverfahren nach § 64 LFGB, § 35 Vorläufiges Tabakgesetz und § 28b Gentechnikgesetz – ein I 291
Inhalt 291
Abkürzungen 291
16.1 Entstehungsgeschichte 294
16.2 Die Durchführung des § 64 LFGB – Erarbeitung der Methoden 296
16.3 Zusammenarbeit mit DIN 300
16.4 Rechtliche Bedeutung 302
16.5 Zusammenfassung und Ausblick 302
Literatur 303
Kapitel 17 304
Normung (Standardisierung) 304
Inhalt 304
17.1 Einführung 304
17.2 Normungsarbeit im DIN 309
17.3 Europäische Normungsarbeit 310
17.4 Normung von Verfahren zum Nachweis gentechnisch modifizierter Lebensmittel 313
17.5 Normung von Verfahren zum Nachweis von Lebensmittelallergenen 316
Sachverzeichnis 319

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 2.9.2010
• Zusatzinfo: XII, 317 S. 55 Abb.
• Verlagsort: Berlin
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Medizin / Pharmazie
• Themenwelt: Naturwissenschaften ► Biologie
• Themenwelt: Naturwissenschaften ► Chemie
• Themenwelt: Technik
• Schlagworte: Allergene • Differenzierung • Genetic Engineering • Hygiene • Lebensmittel • Lebensmittelanalytik • Mikrobiologie • Molekularbiologische Methoden • pathogen • Pathogene • PCR • Pilze • Polymer • Polymerasekettenreaktion • Polymerase-Kettenreaktion • Qualitätssicherung • Starterkultur • Toxin • Viren
• ISBN-10: 3-642-10716-8 / 3642107168
• ISBN-13: 978-3-642-10716-0 / 9783642107160