The project BioP2M came to a close in June 2019 after a consortium of stakeholders in the field of energy transition worked together to research the diverse role of Methane. In this report the results are presented and future plans are discussed.
DOCUMENT
Rioolwaterzuiveringen zijn de belangrijkste bron van geneesmiddelen en kunstmatige zoetstoffen in oppervlaktewater. De mate waarin rwzi’s deze organische microverontreinigingen verwijderen, lijkt te variëren van locatie tot locatie en/of in de tijd. Oriënterend onderzoek bij zeven rwzi’s in Groningen en Drenthe toonde aan dat de verwijdering van de zoetstof acesulfaam erg varieerde. Om het verschil in de biologische verwijderingscapaciteit voor acesulfaam en geneesmiddelen te kunnen verklaren, bieden nieuwe DNA-technieken wellicht uitkomst. Met Next Generation Sequencing (NGS) komen verschillen tussen bacteriepopulaties aan het licht die mogelijk verschillen in verwijdering van geneesmiddelen en zoetstoffen kunnen verklaren.
MULTIFILE
Het project PreciSIAlandbouw heeft precisielandbouwtechnieken ontwikkeld en gevalideerd op vijf thema's: sensortechnologie, kennis en advies, robotisering, digitalisering, en verdienmodellen. Dit rapport bevat de resultaten van de sensortechnologieën onkruidbestrijding, opbrengstmeting van grasland, vroegtijdige detectie van zoutstress in aardappelgewassen en monitoring van biodiversiteit in de bodem.
MULTIFILE
Jaarlijks worden in Nederland ongeveer 600.000 mensen ziek door het eten van besmet voedsel. De voedselverwerkende industrie heeft sterke behoefte aan meer grip op het bewaken van de hygiëne in de fabrieken om te voorkomen dat besmette producten in de winkels komen. In het afgeronde RAAK-mkb project “Precision Food Safety” is onderzocht wat de meerwaarde is van de toepassing van Whole Genome Sequencing (WGS) bij het achterhalen van de transmissieroutes van de pathogene bacterie Listeria monocytogenes bij voedselverwerkende bedrijven. Er is een biobank opgebouwd met bijna 600 L. monocytogenes stammen afkomstig van de fabrieksomgeving en producten van vis-, vlees- en groente-verwerkende bedrijven. Deze stammen zijn gesequenced met behulp van Nanopore sequencing. Vervolgens is de verwantschap tussen de stammen bepaald met een in het project ontwikkelde bioinformatica pijplijn. Het project bleek zeer succesvol. In “Advanced Precision in Food Safety ” wordt het onderzoek naar voedselveiligheid verbreed, door L. monocytogenes al aan het begin van de voedselverwerkingsketen (in grondstoffen en ingrediënten) te monitoren. Verder zal de WGS-methodiek worden toegepast op Salmonella enterica en zal de huidige bioinformatica pijplijn worden aangepast om transmissieroutes van dit andere belangrijke voedselpathogeen te achterhalen. Ter verdieping zal het ziekteverwekkende karakter van L. monocytogenes stammen worden bepaald op basis van het serotype en de aanwezigheid van ~60 beschreven virulentiegenen. Daarbij worden gegevens uit verschillende databases, met sequence data van zowel humane als niet humane stammen, met elkaar vergeleken. Zowel in het laboratorium als in de fabrieksomgeving zal het effect van verschillende schoonmaakmiddelen en schoonmaaktechnieken worden onderzocht op het elimineren van L. monocytogenes van oppervlaktes. Tevens wordt onderzocht of shotgun metagenomics analyse kan worden ingezet om voedsel snel en breed op voedselpathogenen te monitoren. Een prototype van een webapplicatie, waarmee bedrijven verkregen resultaten kunnen inzien en aanvullen zal verder worden ontwikkeld en door voedselverwerkende bedrijven worden getest en geïmplementeerd.
Ondanks de hygiënische voorzorgsmaatregelen heeft de voedingsverwerkende industrie te kampen met bacterieël besmette producten. Bedrijven zijn verantwoordelijk voor de veiligheid van hun producten en zijn verplicht de productielijn te bewaken en te beoordelen of hun producten voldoen aan de wettelijke eisen voor veilig consumptie gebruik. Tijdige diagnose van de veroorzaker van een productbesmetting, stelt bedrijven in staat tot sneller ingrijpen en wordt voorkomen dat besmette producten in de winkelschappen terecht komen. Dit initiatief richt zich op de ontwikkeling van de SID (See, Identify, and Destroy) robot is een initiatief van de stichting TROIKA. In de robot wordt diagnostiek gecombineerd met decontaminatie, waarbij bacteriofagen worden gebruikt. Bacteriofagen zijn bacterie-specifieke virussen die deze bacterie doden. Derhalve kunnen ze als natuurlijke vijand van bacteriën gebruikt worden voor duurzame ontsmeting. Deze behandeling is uitermate geschikt voor deze industrie, waar recalls voor enorme kosten zorgen, en waar de eisen voor voedselveiligheid hoog is. Een belangrijk onderdeel is de typering van de bacteriesoort die men wil bestrijden (Identify). De typeringsresultaten kunnen worden gebruikt om de besmettingsbron op te sporen en transmissieroutes op te helderen. De oplossing voor een typeermethode wordt gezocht in de toepassing van de DNA-sequencer (MinION) van Oxford Nanopore. Met de KIEM subsidie kan met Generade Hogeschool Leiden een pilot worden gestart om de praktijktoepassing van bacterie identificatie en -typering met behulp van de MinION te testen. De methode moet in staat zijn om zowel de bacteriestam te identificeren om de juiste bacteriofaag te selecteren en de juiste preventieve maatregelen te kunnen nemen. In de pilot richten we ons op de meest voortkomende bacteriële besmetting van voedingsproducten: Listeria monocytogenes. Naast het uitvoeren van de pilot wordt de KIEM subsidie aangewend om een consortium te formeren, waarmee een gezamenlijke projectvoorstel wordt opgesteld waarin de SID-robot verder kan worden ontwikkeld.
Gefermenteerde voedingsproducten zoals desembrood, kefir en kombucha worden de laatste jaren steeds populairder. Bedrijven die deze producten produceren moeten opschalen en hebben daardoor meer behoefte aan grip op het productieproces, zodat er een constante kwaliteit van het eindproduct kan worden geboden. De fermentatieproducten worden bereid met behulp van een complexe samenleving van micro-organismen. Deze complexiteit maakt het lastig om het fermentatieproces te monitoren en zo bijvoorbeeld effecten van grondstoffen en fermentatieomstandigheden te onderzoeken. Omics-technieken stellen ons in staat om het complexe fermentatieproces goed in kaart te brengen. Een goed voorbeeld hiervan is het monitoren van de microbiële samenstelling (fermentobioom) gedurende het fermentatieproces m.b.v. metagenomics; nanopore sequencing en de ontwikkeling van geavanceerde bio-informatica methoden geven dieper inzicht in de samenstelling en potentiële functionaliteit van het fermentobioom. Klassieke kweektechnieken (culturomics) benadrukken de aanwezigheid van de geprofileerde micro-organismen en geven informatie over specifieke kweekomstandigheden en functies. Metabolomics bevestigen niet alleen de voorspelde eigenschappen van de gevonden micro-organismen, maar bepalen de aanwezigheid van o.a. smaakbepalende componenten als suikers, vetzuren, organische zuren, phenolen en aminozuren. Hiermee zijn ze een waardevolle aanvulling op de metagenomics-resultaten. Een pilotstudie bij het Leiden Centre for Applied Bioscience waarbij Nanopore sequencing en metabolomics zijn ingezet voor onderzoeken naar de microbiële samenstelling tijdens de fermentatie van kombucha leverde al bruikbare resultaten op. In dit RAAK-mkb-project willen we bovengenoemde technieken verder toepassen en integreren om het complexe fermentatieproces van kefir, kombucha en desem te analyseren en deze verkregen kennis toegankelijk maken voor bedrijven die complexe fermentatieproducten produceren. In dit project zijn producenten van verschillende complexe fermentatie producten actief betrokken en er wordt samengewerkt met kennisinstellingen en kenniscentra, zoals de Universiteit Leiden, GrainLabs en Broodheeren. Dit onderzoek zal resulteren in de ontwikkeling van de onderzoekslijn Fermentobiomics.
