Biokonversion und Schutzkulturen

Wir setzen Mikroorganismen gezielt ein und optimieren die Qualität und Sicherheit von Lebensmittel-Produkten – für natürlich und ökologisch-nachhaltig produzierte Lebensmittel.

In unserer Gruppe bearbeiten wir angewandte Forschungsprojekte rund um den gezielten Einsatz von Mikroorganismen zur Optimierung der Qualität und Sicherheit von pflanzlichen und tierischen Lebensmitteln. Dabei geht es um spontane Fermentationen, die Entwicklung und den Einsatz von Starter- und Schutzkulturen und den Erhalt eines robusten Mikrobioms zur Biokonservierung. Mit unseren Aktivitäten unterstreichen wir das grosse Potential des Einsatzes von Mikroorganismen für die Erzeugung von natürlichen und ökologisch-nachhaltigen Lebensmitteln «from field to fork».

Hierbei nutzen wir zeitgemässe mikrobiologische und molekularbiologische Methoden für die Charakterisierung der Mikroorganismen sowie physikochemische und sensorische Analysen für die Ermittlung der erzielten Effekte in den Lebensmitteln. Unsere Projekte erfolgen in partnerschaftlicher Zusammenarbeit mit verschiedenen Forschungspartnern, u.a.  Agroscope Liebefeld/Poisieux, welches über eine einzigartige Stammsammlung sowie hochstehende molekularbiologische Expertise und Know-How verfügt.

Kompetenzen und Infrastruktur

Mikrobiologische und Molekularbiologische Methoden

  • Traditionelle mikrobiologische Methoden zum Nachweis unterschiedlicher Mikroorganismen-Gruppen
  • Verschiedene Assays zur Bestimmung der Hemmwirkung ausgewählter Mikroorganismen (beispielsweise Mycelwachstum, eine Sporenauskeimung bei Schimmelpilzen)
  • Identifikation mit modernen, molekularbiologischen Methoden (inhouse und extern, qPCR, etc.)
  • MALDI-TOF Massenspektrometrie (in Zusammenarbeit mit Agroscope)
  • Biolog Charakterisierung der Substratnutzung in Milchsäurebakterien (in Zusammenarbeit mit Agroscope)
  • Abklärungen zum QPS Status (beispielsweise Antibiotika Resistenzen, Virulenz oder Produktion von biogenen Aminen)

Physikochemische Methoden

  • HPLC UV/RID zur Bestimmung von Zuckern und organischer Säuren, gebildeter Vitamine etc.
  • Nachweis und Quantifizierung der Zusammensetzung (Proteine, Fette, Kohlenhydrate, Mikronährstoffe) und Struktur (Festigkeit, Elastizität, Viskosität)
  • Rheometrie
  • Selektive photometrische Nachweise

Biokonversion

Im Zentrum dieser Forschungsaktivitäten steht der gezielte Einsatz von Mikroorganismen, wie sie bereits seit langem im Lebensmittelbereich eingesetzt werden. Traditionell gehören dazu Sauerkraut, Molke oder Käse, aber auch Produkte aus neuen Rohstoffen wie beispielsweise aus Moringablättern oder aus Nebenströmen der Lebensmittelverarbeitung. Bakterien, Hefen oder Schimmelpilze sorgen für einen qualitativen Mehrwert. Sie verbessern die organoleptischen Eigenschaften, die Haltbarkeit sowie die technofunktionellen und ernährungsphysiologischen Eigenschaften der fermentierten Rohstoffe.

Laufende Projekte

  • Innosuisse-Projekt «FermPlant»: kontrollierte Fermentation von Sauerkraut für eine Verbesserung der sensorischen Eigenschaften und für einen ernährungsphysiologischen Mehrwert (Kollaboration mit Agroscope und Schöni Finefood).
  • Gebert Rüf (First Ventures) Projekt «Fermeat»: Unterstützung bei der Entwicklung von Fermentationsstrategien (basierend auf dem Einsatz von Schimmelpilzen) für die Produktion von pflanzenbasierten Fleischalternativen.
  • Innosuisse- und HAFL-internes Projekt «Molein»: Extraktion und Funktionalisierung von Blattprotein vom Meerrettichbaum (Moringa oleifera) für Lebensmittelapplikationen.
  • «Rebels»: Verwertung von Melasse (Nebenstrom aus der Zuckerherstellung).
  • «Wood&Field»: Molkefermentation.

Abgeschlossene Projekte

  • «FermPlant»: Fermentative Konzepte für hochqualitative, pflanzenbasierte Lebensmittel (HAFL-internes Projekt, HAFL call 2017-2020)
  • Fermentationskonzepte für eine natürliche, In-Situ-Anreicherung von Vitamin B12 in non-alkoholischen, fermentierten, veganen Getränken (HAFL-internes Projekt, Lebensmittelsysteme call 2018-2019)
  • Nachhaltige, gesunde und schmackhafte Fleischalternativen (HAFL-internes Projekt, Lebensmittelsysteme call 2018-2019)
  • Swiss Food Research Projekt (2015): Ansätze für die Valorisierung von Okara – ein Fasern-reiches Nebenprodukt aus der Tofuverarbeitung

Schutzkulturen

In diesen Projekten geht es um den Einsatz von Mikroorganismen, um die Pflanzengesundheit zu erhalten und das robuste Mikrobiom zu unterstützen. Dadurch wird das grosse Potential des Einsatzes von Mikroorganismen zur Biokonservierung für die Erzeugung von natürlichen und ökologisch-nachhaltigen Lebensmitteln «from field to fork» ausgenutzt.

Laufende Projekte

PlantProtect

Der Pilz Thielaviopsis (T.) basicola (syn. Chalara elegans) verursacht die schwarze Wurzelfäule, die je nach Pflanzenart zu massiven Ernte- und Lagerausfällen führen kann. Das vorliegende Projekt hat zum Ziel, eine alternative Biokonservierungsmethode basierend auf einer Schutzkultur, die aus Milchsäurebakterien besteht, zu entwickeln. Damit soll ein resilientes, mikrobielles System aufgebaut werden, das die Entstehung von Schwarzfäule auf Karotten (als Modellorganismus) verhindert. Das Projekt wird in enger Zusammenarbeit zwischen der BFH HAFL, Agroscope und der Universität Fribourg durchgeführt und durch die CH Gemüsebranche (Swisscofel, VSGP) sowie der Fondation sur la Croix unterstützt.

ProBerry (Innosuisse Projekt)

Das Hauptziel des vorliegenden Projekts ist die Untersuchung des potenziellen Einsatzes von Milchsäurebakterien (MSB) für die Entwicklung von Schutzkulturen als alternative Strategie gegen den Lebensmittelverderb. Das Projekt wird am Modell Erdbeere und ihrem Hauptverderbniserreger Botrytis cinerea (ein Schimmelpilz) durchgeführt. Das Modell dient als Proof of Concept für weitere Entwicklungen von Schutzkulturen, die auf frisches oder minimal verarbeitetes Obst und Gemüse angewendet werden. Die erwarteten Ergebnisse sind eine Verlängerung der Haltbarkeit, Verminderung von Rückständen und Umweltrisiken durch den Einsatz von Pestiziden, Reduktion von Lebensmittelverlusten und damit eine Verbesserung der Rentabilität entlang der gesamten Lebensmittel-Wertschöpfungskette. Das ökologische Potenzial nützlicher Mikroorganismen zum Schutz von Erdbeeren wird im Labor, in Gewächshäusern und auf dem Feld (vor und nach der Ernte) getestet.

Publikationen

Nur in Bezug auf Metabolismus von Milchsäurebakterien:

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