Anhang antibakterielle Wirkung von Wein


von Christiane Ziegelwagner, Karin Silhavy-Richter und Karin Mandl

 

Material und Methode

Für die Untersuchung der antibakteriellen Wirkung von Wein wurden vier verschiedene Bakterienarten herangezogen: Escherichia coli ATCC25922, Enterococcus faecalis ATCC51299 Salmonella choleraesiuis ATCC 10708 und Staphylococcus aureus ATCC25923. Die verwendeten Stämme wurden von der Firma ATCC erworben.
Es wurde für das Bakterium E.coli das Harlequin Coliformen Medium von der Firma verwendet, für E.faecalis und S.colerae wurde das Caso Agar der Firma Roth und für S.aureus das Plate Count Agar von der Firma Roth verwendet.

Die Arbeitskonzentration der Bakterien wurde auf 0,1 eingestellt. Die Trübungsmessung erfolgte mit dem Densi Check plus der Firma Biomérieux. Damit konnte ungefähr abgeschätzt werden, wie viele Bakterien sich in einer Lösung befanden und eine Annäherung der gleichen Konzentrationen erzielt werden.

 

Die verwendeten Methoden

Das Auszählverfahren

Beim Auszählverfahren wurde eine bestimmte Menge mit definierter Konzentration an Bakterien (100µL mit 0,1 Trübe) in eine bestimmte Menge Medium (5mL Rotwein, Weißwein, 10% Alkohol und Tannine) pipettiert. Die Konzentration der Tanninlösung betrug 7mg/100mL. Nach 10, 30 und 60 Minuten wurden die Röhrchen zentrifugiert (4,4 rpm, 5 Minuten, 20°C). Der Überstand wurde verworfen, mit NaCl- Lösung wird auf das ursprüngliche Volumen (5mL) verdünnt und die Röhrchen werden gut geschüttelt.

Der Vorgang des Zentrifugierens wird 3mal wiederholt. Die verwendete Zentrifuge war „Centrifuge 5702R“ von Eppendorf. Somit werden die Bakterien „gewaschen“ und es wird kein störendes Medium auf die Platte übertragen. Schließlich werden 100 µL der fertig gewaschenen Bakterien auf die Platten pipettiert und mit einem Spatel gründlich verteilt. Dieser Vorgang wird für jedes Bakterium durchgeführt. Die Ansätze der Rotwein-, Weißwein-, Alkohol- und Tanninproben werden für jede Zeiteinheit 12mal wiederholt. Das Auszählen der Kolonien erfolgt am nächsten Tag.

Für die Kontrolle wurde NaCl 0,9% als Medium verwendet, der Versuchsablauf ist identisch. Durch die Kontrolle erhält man Vergleichswerte (Ausgangswerte) für die Hemmung durch Rotwein, Weißwein, 10% Ethanol und Tannin.

Die Hemmhofmethode

Bei der Hemmhofmethode werden 100 µL mit 0,3 Trübe auf den Nährboden aufgebracht und mit einem Spatel gleichmäßig verstrichen. Danach werden mit einer Pinzette jeweils 2 Testblättchen (Durchmesser 12,5mm) auf die beimpften Platten gelegt. Anschließend werden 250 µL Rotwein, Weißwein, Alkohol oder Tannin auf die Testblättchen pipettiert. Für jede Probe gibt es 12 Wiederholungen, die Auswertungen erfolgten am nächsten Tag. Der Hemmhof wurde in mm gemessen.
Die Hemmstoffe
Die verwendeten Flüssigkeiten, die auf antibakterielle Wirkung untersucht wurden, waren Rotwein, Weißwein, Ethanol und Tannin.
a) Rotwein: Pinot Noir, Wien, 12,9 Vol% Alkohol, 1,2g Restzucker, 4,3 g/L Säure;
b) Weißwein: Grüner Veltliner, 11,5%vol, trocken;
c) Ethanol: 10%ige Ethanollösung wurde aus 96%igem Ethanol hergestellt.
d) Tannin: 7mg Tannin Grape wurden eingewogen und in 100mL A.dest gelöst.
Die statistische Auswertung
Als statistische Auswertungsmethode wurde nur der Mittelwert aus den jeweils 12 Wiederholungen gebildet. Die Daten wurden mit Microsoft Excel grafisch dargestellt.

 

Ergebnisse und Diskussion

Die Ergebnisse des Auszählverfahrens

E.coli

Die Gattung Escherichia gehört wie die Gattung Salmonella zur Familie der Enterobacteriaceae. Sie sind den gramnegativen anaeroben Stäbchenbakterien zugeordnet. Innerhalb der Gattung Escherichia ist nur Escherichia coli (kurz: E.coli) von nennenswerter medizinischer Bedeutung. Das Bakterium wurde 1885 von Theodor Escherich im Stuhl von Säuglingen entdeckt. Von E. coli existieren eine Vielzahl von Stämmen, die einerseits völlig harmlos (Anteil der Darmbakterien etwa 1%), andererseits auch bedeutende Krankheitserreger von Mensch und Tier sein können. Die Virulenz ist also sehr unterschiedlich. Das Genom des nicht virulenten Stammes K12 ist bereits entschlüsselt und enthält 4289 Gene. E.coli hat ein Wachstumsoptimum bei etwa 30°C und kann auf verschiedenen Nährböden kultiviert werden (Mayr, 2002).

In Abb.1 wurden die Ergebnisse von den verschiedenen Einwirkzeiten von dem Bakterium E.coli dargestellt. Mit der grünen Linie in der Abb.1 wurde der Einfluss von Tannin dargestellt. Es zeigte sich, dass die hemmende Wirkung von Tannin vorhanden ist, jedoch nur sehr gering. Bei der Wirkung von Alkohol ist zu beobachten, dass nach 30min die beste Wirkung erzielt wurde, aber nach 60min die Keime wieder an Zahl zunahmen. Die beste keimtötende Wirkung bei E.coli konnte durch Einsatz von Weißwein erreicht werden. Nach 10min waren fast keine Keim mehr vital. Die keimtötende Wirkung von Rotwein war bei E.coli erst nach 30min vollständig erreicht.
Es zeigte sich in diesem Versuch, dass eine Einwirkzeit von 30min eines Weines das Abtöten von E.coli auf jeden Fall gewährleistet und dass der Einsatz von Wein in früheren Zeitaltern auf jeden Fall sinnvoll und berechtigt war. Die Gefahr an einer Infektion an E.coli ist in jedem Fall nach 30min überwunden.

Enterococcus faecalis

Die Gattung Enterococcus gehört zu den grampositiven Milchsäurebakterien. Die Beteiligung von Enterococcus faecalis an Darminfektionen und Urogenitalinfektionen ist schwer zu beurteilen, weil E. faecalis Teil der Normalflora im Darm ist. E. faecalis wurde bei 28°C bebrütet (Mayr, 2002).

 

Salmonella cholerae

Die Art Salmonella cholerae gehört zu den gramnegativen, fakultativ anaeroben Stäbchenbakterien und wird der gleichen Gruppe wie E. coli zugeordnet. Salmonellen gehören weltweit zu den wichtigsten bakteriellen Infektionserregern bei Menschen und Tieren. Diese Stäbchenbakterien treten in einer großen Anzahl von Stämmen mit unterschiedlicher Wirtsanpassung und Virulenz auf. Die meisten Salmonellen sind beweglich und können wochen- und monatelang in kontaminierter Umwelt überleben. Sie stellen keine besonderen Ansprüche an das Kultivierungsmedium. Salmonllen wachsen bei etwa 30°C optimal.

Die Art S. cholerae nützt in den meisten Fällen Schweine als Wirt, in Einzelfällen kommt es zur Infektion von Menschen mit schweren, lethalen Krankheitsverläufen (Mayr, 2002).

Staphylococcus aureus

Die Gattung Staphylococcus umfasst grampositive, fakultative Anaerobier. Die Zellen sind kugelförmig und wachsen oft in Haufen angeordnet. Sie sind Schleimhaut- und Hautparasiten und als Eitererreger und Lebensmittelvergifter bedeutsam.
S. aureus ist auf eine Vielzahl von tierischen Wirten spezialisiert (Rind, Schaf, Ziege, Schwein, Pferd, Feldhase, Huhn/Pute) und lokale und systemische Eiterungsprozesse sowie Abszesse aus.
Beim Menschen gehört S. aureus zu wichtigen Erregern von Intoxikationen und invasiven Erkrankungen. Toxinbedingte Krankheiten sind das Toxische Shock Syndrom, Scalded Skin Syndrome und Lebensmittelintoxikationen durch Enterotoxine. Lebensmittelintoxikationen werden durch Staphylococcusarten gebildet, die im Fleisch von geschlachteten Tieren vorkommen. Staphylokokkenenterotoxine sind hitzestabil und werden durch das garen von Speisen nicht immer sicher inaktiviert. Die Inkubationszeit ist mit 2-4 Stunden sehr kurz. Danach setzen Übelkeit, Erbrechen, Fieber und starke Durchfälle ein. Nach 1-2 Tagen klingen die Krankheitsbilder wieder ab (Mayr, 2002).

 

Die Ergebnisse der Hemmhofmethode

 

Zusammenfassung:

Die Untersuchungen erfüllen unsere Erwartungen und spiegeln die Aussagen der Literatur wieder.

Beim Auszählverfahren sowie bei der Hemmhofmethode stellt sich heraus, dass Weißwein dicht gefolgt von Rotwein die größte Hemmung hervorruft. Bei den Ergebnissen des Auszählverfahrens fällt auf, dass nach der Behandlung mit Weißwein die gezählten Kolonien bereits nach 10 Minuten gegen Null gehen. Bei Rotwein tritt dieser Zeitpunkt nach 30 Minuten ein.
Es zeigt sich außerdem, dass Enterococcus faecalis nur bei Tannin nach 60 Minuten Einwirkzeit eine leichte Hemmung auftritt. E. faecalis zeigt sich nach der Direktbehandlung mit Rotwein, Weißwein und Alkohol durch das Auszählverfahren im Wachstumsverhalten völlig unverändert. E. faecalis dürfte wie erwartet als natürliches Darmbakterium mit den zuvor genannten Lösungen gut zu Recht kommen.

Beim Auszählverfahren ergibt sich bei Tannin eine leichte Hemmungserscheinung. Die Ausnahme ist in diesem Fall Salmonella cholerae. Dieses Bakterium zeigt nach Tanninbehandlung leichte Anpassungserscheinungen, weil nach 60 Minuten wieder mehr Kolonien ausgezählt wurden. Ein ähnliches Bild ergibt die Auswertung der Alkoholbehandlung. Im Fall von E. coli und S. cholerae kommt es nach Alkoholbehandlung nach 60 Minuten zu Regeneration. Nur Staphylococcus aureus zeigt sich nach Alkoholbehandlung eine starke Wachstumshemmung.

Bei der Hemmhofmethode ergibt sich durch Tannin eine leichte Hemmung bei S. aureus, E. faecalis und S. cholerae. Durch Alkohol werden nur E. faecalis und S. cholerae gehemmt. E. coli wird bei der Hemmhofmethode von keiner Flüssigkeit gehemmt.

Es überrascht, dass die Ergebnisse des Auszählverfahrens mit den Ergebnissen der Hemmhofmethode nicht zwingend übereinstimmen. Es macht für die Bakterien also einen Unterschied ob man sie, wie beim Auszählverfahren, für eine gewisse Zeit in einer Lösung „badet“ und anschließend wäscht, oder ob man sie einmal mit einer geringen Menge einer Lösung konfrontiert.

Die Reaktionen von E. coli, E. faecalis, S. aureus und S. cholerae auf die verwendeten Lösungen waren sehr unterschiedlich. Ebenso unterscheiden sich die Ergebnisse der 2 Methoden im Bezug auf ein Bakterium. Es können also keine Pauschalbehauptungen aufgestellt werden, weil jedes Bakterium individuell auf verschiedene Lösungen reagiert.

Äußerst interessant sind die Regenerationserscheinungen verschiedener Bakterien nach Tannin und Alkoholbehandlung. Ähnlich den Hitzeschock- Proteinen (heat shock proteins) könnte es im Bezug auf die Wirkung von Tannin und Alkohol ähnliche Anpassungen geben. Alkohol wirkt auf Zellmembranen und macht sie porös. Vielleicht werden als Antwort auf den Alkoholstress spezielle ungesättigte Fettsäuren vermehrt synthetisiert, um die Elastizität der Membranen zu gewährleisten.

 

Literaturverzeichnis

Althoff G. (2002). Rituelle Verhaltensmuster an der Tafel. Vom frühmittelalterlichen Gelage zum höfischen Fest. In: Hans Ottomeyer, Michaela Völkel (Hg.): Die öffentliche Tafel. Tafelzeremoniell in Europa 1300 – 1900. Edition Minerva Hermann Farnung.
Barker K. (2006). Das Cold Spring Harbor Laborhandbuch für Einsteiger. Spektrum Akademischer Verlag, 427pp.
Boban N., Tonkic M., Budimir D., Modun D., Sutlovic D., Punda-Polic V., Boban M. (2010). Antimicrobial Effect of Wine: Separating the Role of Polyphenols, pH, Ethanol and other Wine Components. Journal of Food Science, 75: 322-326.
Bresinsky A., Körner C., Kadereit J.W., Neuhaus G., Sonnewald U. (2008). Strasburger, Lehrbuch der Botanik. Spektrum Akademischer Verlag. 1175pp.
Carneiro A., Couto J.A., Mena C., Queiroz J., Hogg T. (2008). Activity of Wine against Campylobacter jejuni. Food Control, 19: 800-805.
Caroll I.M., Threadgrill D.W., Threadgrill D.S. (2009). The gastrointestinal microbiome: a malleable, third genome of mammals. Mammalian Genome, 20: 395-403.
Chan M.M. (2002). Antimicrobial effect of reservatol on dermatophytes and bacterial pathogens of the skin. Biochem Pharmacol, 63:99-104.
Cushnie T.P., Lamb A.J. (2005). Antimicrobial activity of Flavonoids. International Journal of Antimicrobial Agents, 26(5): 343-356.
Daglia M., Papetti A., Grisoli P., Aceti C., Dacarro C., Gazzani G. (2007). Antibacterial activity of red and white wine against oral streptococci. Journal of Agriculture and Food Chemistry, 55: 5038-5042.
Daglia M., Stauder M., Papetti A., Signoretto C., Giusto G., Canepari P., Pruzzo C., Gazzani G. (2010). Isolation of red wine components with anti-adhesion and anti-biofilm activity against Streprococcus mutans. Food Chemistry, 119: 1182-1188.
Daglia M., Tarsi R., Papetti A., Grisoli P., Dacarro C., Pruzzo C. (2002). Antiadhesive effect of green and roasted coffee on Streptococcus mutans adhesive properties on saliva-coated hydroxyapatite beads. Journal of Agriculture and Food Chemistry, 50, 1225–1229.
Daroch F., Hoeneisen M., Gonzales C.L., Kawaguchi F., Salgado F., Solar H., Garcia A. (2001). In vitro antibacterial activity of Chilean red wines against Helicobacter pylori. Microbios, 104:79-85.
Duarte S., Gregiore S., Singh A., Vorsa N., Schaich K., Bowe W.H. (2006). Inhibitory effects of cranberry polyphenols on formation and acidogenicity of Streptococcus mutans biofilm. FEMS Microbiology Letters, 275: 50-56.
Eder R. (2004). Weinanalyse im eigenen Betrieb: Qualitätsparameter. Österreichischer Agrarverlag, 76pp.
Furiga A., Lonvaud A., Badet C. (2009). In vitro study of antioxidant capacity and antibacterial activity on oral anaerobes of a grape seed extract. Food Chemistry, 113: 1037-1040.
Guarner F., Malagelada J.R. (2003). Gut flora in health and disease. Lancet, 360: 512-519.
Herald P.J., Davidson P.M. (1983). Antibacterial activity of selected hydroxycinnamic acids. Journal of Food Science, 48:1378-1379.
Lee H.C., Jenner A.M., Low C.S., Lee Y.K. (2006). Effects of tea phenolics and their aromatic fecal bacterial metabolites on intestinal microbiota. Research in Microbiology, 157: 876-884.
Loesche W.J. (1986). Role of Streptococcus mutans in human dental decay. Microbiological Reviews, 50: 353-380.
Marimon J.M., Bujanda L., Gutierrez-Stampa M.’A., Cosme A., Arenas J.I. (1998). Antibacterial activity of wine against Salmonella enteritidis: pH or alcohol? Clin. Gastroenterol, 27:179-180.
Marsh P., Martin M. (1999). Oral microbiology (4th ed.). New York: Elsevier.
Moretro T., Daeschel M.A. (2004). Wine is bactericidal to foodborne pathogens. Journal of Food Sciences, 69: 251-257.
Neveu V., Perez-Jiménez J., Vos F., Crespy V., du Chaffaut L., Mennen L. (2010). Phenol-explorer : an online comprehensive database on polyphenol contents in foods. (www.phenol-exploerer.eu). Database, doi: 10.1093/database/bap024.
Papadopoulou C., Soulti K., Roussis I.G. (2005). Potential antimicrobial activity of red and white wine phenolic extracts against strains of Staphylococcus aureus, Escherichia coli and Candida albicans. Food Technol. Biotech., 43:41-46.
Pinder, R. M., Sander, M. (2004). Alcohol, wine and mental health: Focus on dementia and stroke. Journal of Psychopharmacology, 18: 449-456.
Pinelo M., Manzocco L., Nunez M.J., Nicoli M.C. (2004). Solvent effect on quercetin antioxidant capacity. Food Chemistry, 88: 201-207.
Radovanovic A., Radovanovic B., Jovancicevic B. (2009). Free radical scavening and antibacterial activities of southern Serbian red wines. Food Chemistry, 117: 326-331.
Requena T., Monagas M., Pozo-Bayo M.A., Martin -Alvarez P.J., Bartolome B., del Campo R., Avila M., Martinez-Cuesta M.C., Pelaez C., Moreno-Arribas M.V. (2010). Perspectives of the potential implications of wine polyphenols on human oral and gut microbiota. A review. Trends in Food Science and Technology, 21: 332-344.
Rodrigo R., Bosco C. (2006). Oxidative stress and protective effectsof polyphenols: Comparative studies in human and rodent kidney. A review. Comparative Biochemistry and Physiology, Part C, 142: 317-327.
Rolle M., Mayr A. (2002). Medizinische Mikrobiologie, Infektions- und Seuchenlehre. Enke Verlag. 627 pp.
Sanz Y., Sánchez E., Marzotto M., Calabuig M., Torriani S., Dellaglio F. (2007). Differences in faecal bacterial communities in celiac and healthy children as detected by PCR and denaturing gradient gel electrophoresis. FEMS Immunology and Medical Microbiology, 51: 562-568.
Salzmann N.H., Bevins C.L. (2008). Negative interactions with the microbiota: IBD. Advances in Experimental Medicine and Biology, 635: 67-78.
Saremi, A., Arora, R. (2008). The cardiovascular implication of alcohol and red wine. American Journal of Therapeutics, 15: 265-277.
Singh M., Arseneault M., Sanderson T. (2008). Challenges for research on polyphenols from foods in Alzheimer’s disease: Bioavailability, metabolism, and cellular and molecular mechanisms. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 56: 4855-4873.
Socransky S. S., Haffajee A. D., Cugini M. A., Smith C., Kent R. L. Jr. (1998). Microbial complexes in subgingival plaque. Journal of Clinical Periodontology, 25,
134–144.
Thimothe J., Bonsi I.A., Padilla-Zakour I.P., Koo H. (2007). Chemical charakterisation of red wine grape (Vitis vinifera and Vitis interspecific hybrids) and pomace phenolic extracts and their biological activity against Streptococcus mutans. Journal of Agriculture and Food Chemistry, 55: 10200-10207.
Tzounis X., Vulevic J., Kuhnle G.C., George T., Leonczak J., Gibson G.R. (2008). Flavonol monomer-induced changes to the human faecal microflora. British Journal of Nutrition, 99: 782-792.
Ullah, M. F., Khan, M. W. (2008). Food as medicine: Potential therapeutic tendencies of plant derived polyphenolic compounds. Asian Pacific Journal of Cancer Prevention, 9: 187-195.
Vaquero M.J.R., Alberto M.R., de Nadra M.C.M. (2007). Antibacterial effects of phenolic compounds from different wines. Food Control, 18: 93-101.
Ventura M., O´Flaherty S., Claesson M.J., Turroni F., Klaenhammer T.R., van Sinderen D. (2009). Genome-scale analyses of health-promoting bacteria: probiogenomics. Nature Reviews Microbiology, 7: 61-71.
Vogt E. (1953). Weinchemie und Weinanalyse. Ulmer Verlag, 399pp.
Waite J.G., Daeschel M.A. (2007). Contribution of wine components to inactivation of food-borne pathogens. Journal of Food Sciences, 72:M286-291.
Walter A., Cerdeno-Tarraga A., Bentley S. (2006). Faecal matters. Nature Reviews Microbiology, 4: 572-573.
Wen A., Delaquis P., Stanich K., Toivonen P. (2003). Antilisterial activity of selected phenolic acids. Food Microbiology, 20:305-311.
Wenz G. (2005). Coena Domini. Sakramentales Essen und Trinken in christlicher Tradition. In: Franz-Theo Gottwald, Lothar Kolmer (Hg.): Speiserituale. Essen, Trinken, Sakralität. Hirzel Verlag.
Würdig G., Woller R. (1989). Chemie des Weines. Handbuch zur Lebensmitteltechnologie. Ulmer Verlag, 926 pp.
Zanchi D., Poulain C., Konatrev P., Tribet C., Svergun D.I. (2008). Colloidal stability of tannins: astringency, wine tasting and beyond. J Physics: Condens Matter 20: 494224.

Tags: , ,


Verwandte Beiträge


RSS-Feed für alle eingehenden Ithaka Kommentare abonnieren

Hinterlasse eine Antwort