Clostridium botulinum und Clostridium perfringens sind grampositive, sporenbildende, anaerobe Stäbchen, die für zwei unterschiedliche Formen lebensmittelbedingter Krankheiten verantwortlich sind. C. botulinum produziert Botulinum-Neurotoxin (BoNT), das stärkste bekannte biologische Toxin, das die potenziell tödliche neuroparalytische Krankheit Botulismus verursacht. BoNT wird in sieben Serotypen (A-G) eingeteilt, wobei die Typen A, B, E und F beim Menschen Krankheiten verursachen. Das Toxin ist hitzelabil (inaktiviert nach 5 Minuten bei 85 °C) und wirkt durch die Spaltung von SNARE-Proteinen, wodurch die Freisetzung von Acetylcholin an neuromuskulären Verbindungen verhindert wird.
C. botulinum-Sporen sind äußerst hitzebeständig, wobei D₁₂₁-Werte bei etwa 0,2 Minuten für die resistentesten proteolytischen Stämme vom Typ A und B liegen. Diese Hitzebeständigkeit untermauert das „Botulinum Cook“- oder 12D-Konzept für säurearme Konserven, das einen thermischen Prozess erfordert, der 3 Minuten bei 121,1 °C entspricht, um eine Reduzierung der C. botulinum-Sporen um 12 Log zu erreichen. Dieser Standard bildet die Grundlage der gewerblichen Sterilisation. Zu den Botulismus-Symptomen zählen absteigende schlaffe Lähmungen, verschwommenes Sehen, Dysphagie und Atemversagen. Botulismus bei Säuglingen entsteht durch die Aufnahme von Sporen (häufig aus Honig) und die anschließende Produktion von Toxinen im Darm.
Clostridium perfringens Typ A produziert C. perfringens Enterotoxin (CPE), das typischerweise 8–16 Stunden nach der Einnahme eine selbstlimitierende Gastroenteritis mit Durchfall und Bauchkrämpfen verursacht. C. perfringens ist im Boden und im Darmtrakt von Tieren und Menschen allgegenwärtig. Sporen überleben das Kochen und keimen bei langsamem Abkühlen oder unzureichender Warmhaltung (Temperaturmissbrauch im Bereich von 15–50 °C). Vegetative Zellen vermehren sich in der Nahrung schnell und sporulieren bei der Nahrungsaufnahme im Darm, wodurch das Enterotoxin freigesetzt wird. Die Erkrankung ist eine der am häufigsten gemeldeten lebensmittelbedingten Erkrankungen im institutionellen Umfeld.
Der Nachweis von C. botulinum umfasst einen Maus-Bioassay zum Toxinnachweis, eine PCR für BoNT-Gene und eine Kultur auf selektiven Medien wie Eigelb-Agar (Lipase-positiv). C. perfringens wird durch Ausplattieren auf Tryptosesulfit-Cycloserin (TSC)-Agar mit anaerober Inkubation gezählt. Die Bekämpfung von C. botulinum in Lebensmitteln beruht auf der Erzielung kommerzieller Sterilität, der Kontrolle der Wasseraktivität (aw < 0,93), des pH-Werts (unter 4,6) oder der Verwendung von Konservierungsmitteln (Nitrit, Sorbat). Bei C. perfringens verhindert das schnelle Abkühlen gekochter Lebensmittel (von 57 °C auf 21 °C innerhalb von 2 Stunden) und das richtige Warmhalten über 60 °C die Keimung und das Wachstum von Sporen. C. botulinum ist der Zielorganismus für kommerzielle Sterilisation Prozesse (12D-Konzept). HACCP-Pläne für Konserven befassen sich mit der Sporenbekämpfung. Sporenbildende Bakterien verursachen auch den Verderb von hitzebehandelten Lebensmitteln.
