Publikationen

Food systems microbiome-related educational needs. Microb Biotechnol. 2023; 16(7):1412-1422

In dieser Publikation wird unser Projekt Micro-Tramper beschrieben und der Bedarf an Mikrobiomkompetenz in der Gesellschaft disktuiert. Ein Aufruf zur Wissenschafts- kommunikation wird gemacht, die Social Media Nutzung kritisch hinterfragt und die schulische Ausbildung, Involvierung von Firmen sowie Politik in den Mittelpunkt gestellt.

Microbial community structure of plant-based meat alternatives. npj Sci Food 8, 27 (2024).

Die steigende Nachfrage nach alternativen Fleischprodukten, wie pflanzenbasierten Fleischalternativen (PBMAs), wirft Fragen zur Sicherheit und Qualität dieser neuartigen Produkte auf. Unsere Analyse von 32 PBMAs aus österreichischen Supermärkten zeigte eine Dominanz von Milchsäurebakterien (v. a. Leuconostoc und Latilactobacillus) sowie eine geringe Artenvielfalt, während einige Produkte von  Pseudomonas und  Shewanella dominiert wurden. Obwohl potenziell pathogene Keime nur selten nachgewiesen wurden, unterstreichen die Ergebnisse die Notwendigkeit weiterer Untersuchungen zur mikrobiellen Sicherheit und Stabilität dieser Produkte.

Abschlussarbeiten

Michelle Haslwanter und Florian Jeller, HBLFA Tirol: Käserindendefekte im Vorarlberger Bergkäse: Screening nach bioaktiven Substanzen und Enzymen und quantitative Auswertung der bakteriellen und Pilz-assoziierten mikrobiellen Gemeinschaften in gesundem und defektem Käse

^{Die Diplomarbeit gibt einen Überblick über die bioaktiven Substanzen (gesundheitsfördernde Inhaltsstoffe von Lebensmitteln ohne Nährstoffcharakter) und Enzymen in gesunder und defekter Rinde des Vorarlberger Bergkäses g.U., um potenziell schädliche Substanzen, Enzyme, Bakterien und Pilze in den Proben zu identifizieren, und deren potenzielle Risiken für die Gesundheit der Konsumenten herauszufinden. Dies wurde durch eine MultiTox-Methode basierend auf einem LC-MS/MS System zur Quantifizierung von mehr als 500 Mykotoxinen und anderen sekundären Metaboliten angewendet. Zusätzlich wurde auch der quantitative Nachweis von Bakterien- und Pilzen in gesunden und defekten Käserindenproben mithilfe einer qPCR durchgeführt. Die Arbeit hat gezeigt, dass sich die Metaboliten Cordycepin, Bassianolide, Tryptophol, Bilaid A, Cyclo(L-Pro-L-Tyr), Viridicatin, Cyclo(L-Pro-L-Val), Rugulovasin, Andrastin A, Atlantinone A in gesunder sowie in defekter Käserinde befinden, jedoch in unterschiedlichen Mengen. Weiteres wurde ein signifikanter Unterschied in der Pilz-, aber nicht in der Bakterienbesiedelung zwischen gesunden und defekten Käserinden gefunden. Insgesamt weisen die quantitativen Daten große Schwankungen auf, besonders auch beim Vergleich zwischen den verschiedenen Käsereien.}

Felix Gassner und Hannah Pirstinger, HLA Graz: Mikrobiologische Kontamination von Fleisch während der Zerlegung

^{Während der Zerlegung ist das Fleisch ständig Gefahren einer mikrobiologischen Kontamination ausgesetzt. Solche Kontaminationen sind mit dem bloßen Auge nicht zu erkennen und es ist für fleischverarbeitende Betriebe eine große Herausforderung, einen Überblick über die mikrobiellen Vorgänge im Betrieb zu bekommen. Anhand von Untersuchungen, welche an der Veterinärmedizinischen Universität Wien durchgeführt wurden, konnte dem Zerlegebetrieb Gassner GmbH in Weiz ein Einblick in das vorherrschende Mikrobiom gegeben werden. Dadurch konnte die Wirksamkeit von Reinigungsmaßnahmen im Arbeitsablauf näher betrachtet und bewertet werden.
An zwei unterschiedlichen Tagen wurden insgesamt je zehn Proben von Arbeitsgeräten (Schneidbrett und Messer) sowie von Maschinen (Entvliesmaschine und Förderband der Verpackungsmaschine) genommen. Im Labor der Veterinärmedizinischen Universität Wien wurde die DNA der Proben extrahiert und daraufhin eine PCR (polymerase chain reaction) mit Gelelektrophorese, eine qPCR (quantitative PCR) und bei ausgewählten Proben eine MinIon Sequenzierung durchgeführt. Weiters wurden einige Proben
kultiviert und davon Isolate extern sequenziert. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Reinigung wirksam ist. Trotzdem variiert die Anzahl an gefundenen Mikroorganismen zwischen den einzelnen Proben und den einzelnen Probenahmetagen stark. Im Betrieb befinden sich Bakterien, welche in einem
Zerlegebetrieb zu vermuten sind, wie Pseudomonas, Psychrobacter und Brochothrix. Es konnten jedoch auch atypische Bakteriengattungen wie Exiguobacterium oder Kocuria nachgewiesen werden. Auffallend ist außerdem, dass sich die einzelnen Bakterien an verschiedenen Zeitpunkten über den Tag hinweg quantitativ verändern und das Mikrobiom somit innerhalb weniger Stunden stark schwankt. Die Arbeitsgeräte sind generell höher kontaminiert als die Maschinen. Vor allem das Schneidbrett weist nicht
nur bei der qPCR, sondern auch bei der Kultivierung ein hohes Bakterienvorkommen auf. Um aussagekräftigere Ergebnisse präsentieren zu können, müssten vor allem weitere Vergleichsproben gezogen und Umwelteinflüsse in die Analyse miteinbezogen werden. In erster Linie muss der Betrieb das Reinigungskonzept nicht verändern. In der Zukunft wird der Zerlegebetrieb weitere mikrobiologische Untersuchungen durchführen müssen, um die Reinigungsmaßnahmen zu optimieren.}

Lea Beneder und Hanna Babinger, HBLFA Francisco Josephinum: Charakterisierung der mikrobiellen Spezies auf dem Vorarlberger Bergkäse, um einen Standard
der perfekten Käserinde festzulegen

^{Vorarlberger Bergkäse ist ein Hartkäse, der mindestens drei Monate gereift und eine ursprungsgeschützte regionale Spezialität ist. Der Käse wird aus naturbelassener Kuhmilch hergestellt und hat eine geschmierte bis angetrocknete, braungelbe, körnige Rinde. Diese sorgt für einen ausreichenden Schutz, ist für die Aroma- und Geschmacksentwicklung zuständig, wirkt feuchtigkeitsregulierend und wird für analytische Zwecke genutzt. Die Produktqualität des Käses wird maßgeblich durch die mikrobielle Zusammensetzung beeinflusst. Das Vorhandensein verschiedener mikrobieller Spezies ist ein spezifisches Merkmal des Käserinden-Mikrobioms. Diese Mikroorganismen können während des Reifungsprozesses in Bezug auf ihre Häufigkeit und Vielfalt variieren. Da die Vielfalt der Mikroorganismen eines hochwertigen Käses sehr unterschiedlich sein können, stellt dieses Problem eine Herausforderung für Sennereien dar. In dieser Arbeit wurde die MO-Vielfalt der Käserinde und im Besonderen der Pilz Scopulariopsis genauer untersucht, da seine spezielle Wirkung noch unklar ist. Die Gattung Scopulariopsis gehört zu den Pilzen, die in der Umwelt weit verbreitet sind und auch auf verschiedenen Materialien wie Pflanzen, Lebensmitteln und Böden vorkommen können. Einige Arten lösen Infektionen beim Menschen aus, andere dagegen sind bekannt für ihren potenziellen Einfluss auf den Geschmack und die Qualität von Käse. Insbesondere bei Lebensmitteln wie dem Vorarlberger Bergkäse, deren Ausgangsstoffe ohne Wärmebehandlung verarbeitet werden, ist das Risiko für Stoffwechseltätigkeiten von Pilzen, inklusive der Bildung von biogenen Aminen höher und der Käse kann daher physiologisch bedenkliche Mengen an Metaboliten enthalten. Da die genaue Rolle des Scopulariopsis bei der VB-Käsereifung, sowie der Geschmacksentwicklung noch unklar ist, wurde eine genomische Analyse der Scopulariopsis Isolaten und der VB-Käse Metaboliten in den Käseproben durchgeführt. Die Rinde des Vorarlberger Bergkäses wurde unter aseptischen Bedingungen abgeschabt und mit verschiedenen Nährmedien kultiviert. Nach anschließender Subkultivierung der repräsentativen Mikroorganismen erfolgte eine DNA-Isolierung mittels Chelex Lösung. Zur Vervielfältigung der DNA wurde eine PCR eingesetzt. Mittels Gelelektrophorese und anschließendem Sanger Sequenzing, konnten die Mikroorganismen qualitativ analysiert werden. Für die quantitative Analyse wurde mit der qPCR gearbeitet. Der Scopulariopsis Pilz wurde zusätzlich mit einem eigenen Verfahren untersucht. Mithilfe eines Extraktionskits wurde die DNA isoliert und anschließend mittels eines MinIONSequenzierungsgerätes sequenziert und die Ergebnisse konnten analysiert werden.}

Hannah Brandstätter und Juliana Eisl, HBLA Ursprung: Vorkommen und Bestimmung pathogener und hitzeresistenter Bakterienstämme in Fleischisolaten

^{Die Fleischreifung ist ein Prozess, bei dem durch fachgerechte Lagerung die Konsistenz und der Geschmack des Fleisches positiv beeinflusst werden. Die Mindestreifezeit bei Rindfleisch beträgt etwa zwei Wochen. In diesem Zeitraum kann es allerdings auch zu Kontaminationen mit potenziell pathogenen Mikroorganismen kommen. Im Zuge dessen können Infektionskrankheiten durch Bakterien und Viren verursacht werden. Bei mangelnder Hygiene in der Fleischverarbeitung ist das Risiko einer Kontamination mit pathogenen Keimen noch höher. Pathogene unterscheiden sich von für den Menschen harmlosen Organismen durch ihre Fähigkeit, Barrieren zu durchbrechen und somit innerhalb des Wirts überleben und diese schädigen zu können. In dieser Arbeit werden Rindfleischproben vom Beiried auf Escherichia coli, Salmonella spp., Listeria monocytogenes und Pseudomas spp. untersucht. Wenn einer oder mehrere dieser Erreger in einer Fleischprobe nachgewiesen wurden, kann darauffolgend die Hitzeresistenz des vorkommenden Bakteriums untersucht werden. Hitzeresistenz wird durch den LHR-Genpool definiert und stellt eine Gefahr für die Sicherheit der Lebensmittel dar, da es möglicherweise bei der Zubereitung in der Küche zu keiner Verminderung der Keimzahl kommt. Um die Lebensmittelsicherheit zu gewährleisten, gibt es einige physikalische Methoden, die das Bakterienwachstum hemmen. Dabei wird das Hürdenkonzept angewandt. Dieses kombiniert verschiedene Verfahren, die eine Wachstumshemmung durch sogenannte Hürden für Mikroorganismen schaffen. Dies geschieht in geringem Ausmaß, um den Geschmack, die Optik und die Inhaltstoffe der Lebensmitteln möglichst wenig zu beeinflussen. Häufig angewendete Methoden zur Haltbarmachung von Lebensmitteln sind zum Beispiel Hitzebehandlung, Kühlung, Senkung des aw-Werts, der das verfügbares Wasser für die Mikroorganismen repräsentiert und eine Verminderung des pH-Werts. Bei der Fleischreifung werden sowohl der pH-Wert, als auch der aw-Wert verändert und somit die Haltbarkeit und Qualität des Fleisches verbessert. Die Hitzebehandlung ist ein gängiges Verfahren, um Bakterien abzutöten, beispielsweise durch Braten und Grillen von Fleisch. Entwickeln die Bakterien eine Hitzeresistenz führt dies zu vermehrten Lebensmittelinfektionen und die Gesundheit des Menschen wird gefährdet. Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung von Proben auf bakterielle Kontamination der Bakterienstämme Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Salmonella spp. und Pseudomonas spp. Bei Vorhandensein einer Kontamination kann eine genauere Untersuchung auf die Hitzeresistenz der Bakterien überprüft werden.}

Andreas Prodinger und Nora Barmüller, HLA Graz: Mikrobielle Veränderungen der Bienenwaben- Qualitative und Quantitative Methoden

^{Diese Arbeit wurde mit dem Ziel verfasst, die Einflüsse auf die Wabenhygiene genauer zu erfassen und die Veränderung der Mikroorganismen in einer alten und neuen Wabe zu erheben. Aufgrund fehlender Daten zu Wabenhygiene oder Beweise, dass alte Waben nach einiger Zeit ausgetauscht werden sollten, wurde ein Leitfaden für Imker erstellt. Durch verschiedene qualitative und quantitative Verfahren wird eine genauere Aufschlüsselung, in welcher Phase der Wabenbau welche Mikroorganismen aufweist und welchen Einfluss das arbeitstechnisch für den Imker hat, gezeigt.
In Zusammenarbeit mit der Almenland-Imkerei Kreiner aus Passail wurden in einmonatigen Abständen Proben aus einer jungen, vier Wochen alten Wabe, und einer ca. 3 Jahre alten Wabe entnommen. Anfang September wurden dann alle Proben in Zusammenarbeit mit der Veterinärmedizinischen Universität in Wien ausgewertet. Hierbei wurden drei Verfahren durchgeführt: DNA- Sequenzierung, Kultivierung und qPCR. Dies ermöglicht eine genaue Aufschlüsselung darüber, welche und wie viele Mikroorganismen und Kulturen beide Waben besiedeln.
Die Ergebnisse der DNA- Sequenzierung zeigen, dass die ältere Wabe ein deutlich vielfältigeres Mikrobiom aufweist. Bei junger und alter Wabe stechen zudem die Fäkalbakterien heraus. Manche davon sind auch für den Menschen pathogen und wurden wahrscheinlich durch den Imker eingeschleppt. Des Weiteren wurden einige fermentierende Gattungen und Erreger des Feuerbrandes gefunden. Mit der qPCR werden die Aussagen der Sequenzierung quantifiziert. Zwischen der jungen und der alten Wabe, gibt es keinen signifikanten Unterschied, allerdings ist die Keimbelastung im Allgemeinen sehr hoch. Durch die Kultivierung werden die Ergebnisse der DNA- Sequenzierung bestätigt. Organismen, welche den Menschen besiedeln, sind eindeutig auch in der Bienenwabe zu finden. Keime aus dem Boden, der Luft oder dem Wasser, kommen überall in der Umwelt und somit auch im Bienenstock vor.
Die Ergebnisse zeigen also deutlich, dass die ältere Wabe ein vielfältigeres Mikrobiom aufweist als die jüngere. Zudem ist die Keimbelastung bei beiden Waben sehr hoch. Besonders Umweltkeime und solche, auf welche der Imker direkten Einfluss hat, stechen heraus. In nachfolgenden Forschungen muss dieser Zusammenhang aber noch genauer untersucht werden, da das Wabenmikrobiom komplex ist und das Austauschen der alten Waben vielfältige Gründe hat.}

Clara Gumpinger und Melina Brandl, HBLA Elmberg: Identifizierung von Mikroorganismen in ausgewählten Lebensräumen

^{Im Rahmen dieser wissenschaftlichen Arbeit werden die Mikroorganismen von zwei verschiedenen Lebensräumen untersucht, um Einblicke zu bekommen, wie sich die dort vorhandene Mikrobiota zusammensetzen und sich diese beeinflussen. Der erste Teil dieser Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung der Rinde des Vorarlberger Bergkäses, um die mikrobielle Zusammensetzung der Käserinde zu identifizieren zu können. Die Rinde ist von komplexen Interaktionen mikrobieller Gemeinschaften während des Reifeprozesses geprägt. Mittels biotechnologischer und chemischer Methoden wie DNA-Isolierung, PCR, Sanger-Sequenzierung und Elektrophorese wurden die Organismen ermittelt. Durch die Entschlüsselung dieser mikrobiellen Gemeinschaften können nicht nur die Qualität des Vorarlberger Bergkäses verbessert, sondern auch der Produktionsprozess für die Käsehersteller erheblich erleichtert werden. Der weitere Teil dieser Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Identifizierung von Mikroorganismen in Haushaltskühlschränken und deren potenzielle Auswirkungen auf die Qualität der gelagerten Lebensmittel. Durch eine umfassende Analyse werden verschiedene Mikroorganismenarten identifiziert und ihre Präsenz in Bezug auf die Lagerbedingungen und -dauer bewertet. Dabei werden mögliche Wechselwirkungen zwischen den Mikroorganismen und den Lebensmitteln interpretiert, um Einblicke in die Dynamik der mikrobiellen Gemeinschaften und ihre Auswirkungen auf die Lebensmittelqualität zu gewinnen. Durch die Berücksichtigung von Faktoren wie Temperatur, Feuchtigkeit und pH-Wert können Verbraucherinnen und Verbraucher dazu beitragen, die Mikrobiologie ihrer Kühlschränke besser zu kontrollieren und somit die Qualität und Sicherheit ihrer Lebensmittel zu gewährleisten}

Sophie Mader, HBLA Elmberg: Mikrobiologie von vegetarischen Fleischersatzprodukten, in Entstehung