Onderzoeksproject Inzicht in multispecies biofilms in de voedingsindustrie

Algemeen kader

Microbiële contaminatie in de voedingsindustrie is een belangrijk risico voor de veiligheid en kwaliteit van voedingsproducten. Ondanks reiniging en desinfectie blijven voedingscontactoppervlakten dikwijls beladen met aan het oppervlak vasthechtende microbiële gemeenschappen die biofilms worden genoemd. Deze biofilms bevatten vaak verschillende species die synergistisch met elkaar interageren waardoor ze meer weerstand bieden en moeilijker te verwijderen zijn door routinematige reinigings- en desinfectieprotocollen. Het meeste onderzoek is tot nog toe uitgevoerd op single species biofilms, wat echter niet de realiteit weerspiegelt. In dit Marie Sklodowska Curie post-doc fellowship hebben we de interspecies interacties onderzocht tussen verschillende bacteriën die voordien uit verschillende voedingsindustrieën zijn geïsoleerd. Op die manier trachten we te achterhalen welke combinaties van species een belangrijke rol spelen in de vorming van biofilms en hoe deze species precies met elkaar interageren.

Onderzoeksaanpak

We onderzochten de interspecies interacties tussen dominante bacteriële isolaten uit de zuivel-, vlees- en eiverwerkende industrie. Multispeciesbiofilms zijn in het labo aangemaakt met verschillende combinaties van maximum 4 species uit de zuivelindustrie om tot een selectie van species combinaties te komen die op roestvrij staal het meest biofilm biomassa aanmaken. In samenwerking met de KU Leuven is met behulp van een biosensor gebaseerd op quartz-crystal microbalance (QCM), de aanhechting van deze biofilms in real time opgevolgd. De interacties tussen deze species werd op genexpressie niveau onderzocht met behulp van metatranscriptomics. Op het niveau van de biofilm architectuur is confocale laser scanning microscopie gebruikt in samenwerking met Copenhagen University. Tenslotte is nagegaan hoe deze biofilms reageren op industriële reinigings- en desinfectieprotocols in een modelsysteem waarin roestvrije stalen plaatjes zijn bevestigd.

Relevantie/Valorisatie

Een belangrijke vaststelling uit het onderzoek is de noodzakelijke aanwezigheid van ‘sleutelbacteriën’ die de vorming van de biofilm en de groei van andere bacteriën versnelt. Ze vormen als het ware een hoeksteen die het complexe web van bacteriën in een biofilm in stand houdt en ze bevorderen de groei van andere bacteriën, zoals Stenotrophomonas. Ze beïnvloeden ook de productie van een soort kleverige substantie door nog andere bacteriën. Hun uitgescheiden kleverige substantie houdt de biofilm samen en beschermt hen tegen reinigings- en desinfectiemiddelen. Een voorbeeld van zo’n sleutelbacterie die relevant is voor de zuivelsector is Microbacterium lacticum.

Het is de eerste keer dat ILVO via het Marie Sklodowska-Curie postdoc fellowship programma een topwetenschapper met ervaring uit het buitenland kon aantrekken. Tijdens zijn onderzoek ontstond een sterke samenwerking met onderzoeksgroepen van KULeuven en de Universiteit van Copenhagen. Alleen dankzij de complementaire expertise en aanpak van de drie kennisinstellingen kon de complexiteit van de dynamiek in biofilms ontrafeld worden.

Deze fellowship omvatte naast onderzoek ook trainingsaspecten voor de buitenlandse post-doc onderzoeker om zijn carrièremogelijkheden te optimaliseren. De resultaten zijn bekend gemaakt via verschillende lezingen en posters op internationale congressen, en via open access wetenschappelijke artikels. Er werd ook gecommuniceerd met de zuivelindustrie en met de sector van reinigings- en desinfectiemiddelen, en er waren lessen voor de biotechnische opleiding op een secundaire school.

Financiering

EU Horizon2020