Labor Mikrobiologie

Die Mikrobiologie im Bereich der Lebensmitteltechnologie befasst sich mit den Wechselwirkungen zwischen Mikroorganismen und Lebensmitteln. Nützliche Mikroorganismen dienen zur Herstellung und Veredelung von Lebensmitteln. Schädliche Mikroorganismen hingegen verderben Lebensmittel, verkürzen deren Haltbarkeit und können beim Verbraucher schwere Erkrankungen auslösen. In dem mikro- und biotechnologischen Lehr- und Forschungslabor erlernen die Studierenden alle relevanten mikrobiologischen Grundkenntnisse und Arbeitstechniken im Bereich Lebensmittelmikrobiologie und Lebensmittelhygiene.

Im Labor Mikrobiologie können alle wichtigen Untersuchungsmethoden der mikrobiologischen Lebensmittelüberwachung und betrieblichen Hygiene durchgeführt werden. Dafür stehen hochwertige Geräte wie z. B. Luftkeimsammler oder ein Biostat A-Fermenter zur Verfügung. Verschiedene photometrische und bildgebende Verfahren ergänzen die Analysemöglichkeiten. Für praktische Versuche kann auf eine eigene Stammsammlung mit verschiedenen Bakterien, Hefen und Schimmelpilzen zurückgegriffen werden. Darüber hinaus können biochemische Strukturanalysen von Lebensmittelkomponenten durchgeführt werden. Hierfür stehen gas- und flüssigchromatographische Analysemethoden bereit. Mithilfe von Techniken zur Kultivierung von Zellen kann dargestellt werden, wie funktionale Lebensmittelkomponenten wirken. Für die Lehre stehen bis zu 20 Arbeitsplätze für Praktika zur Verfügung.

In den Praktika wenden die Studierenden das theoretische Wissen aus den Vorlesungen praktisch an und vertiefen es. Thema im 2. Semester ist die Lebensmittelmikrobiologie. Einen Schwerpunkt bildet die Untersuchung und Bewertung von Verkeimungen von Lebensmitteln. Die Studierenden lernen hierbei, wie man Bakterien, Hefen und Schimmelpilze mikroskopiert. Sie züchten Mikroorganismen an und lernen, wie und womit man Mikroorganismen vermehren kann, wie man die Form von Bakterien durch Einfärben identifiziert und den Keimgehalt in einem Lebensmittel, z. B. Rohmilch, ermittelt.

Lebensmittelhygiene ist das Schwerpunktthema im 3. Semester. Die Studierenden lernen verschiedene mikrobiologische Untersuchungsmethoden kennen, beispielsweise für Speiseeis und Trinkwasser. Hier geht es darum, sich die Gesamtkeimzahl von Lebensmitteln und deren mögliche Belastung mit Krankheitserregern, wie Salmonellen und Listerien, anzuschauen und zu ermitteln, ob das entsprechende Lebensmittel gemäß den gesetzlichen Grenzwerten verzehrfähig ist. Im Rahmen des Themenfelds betriebliche Eigenkontrollen erhalten die Studierenden Einblicke, welche Möglichkeiten es gibt, Lebensmittelverpackungen, den Luftkeimgehalt und die betriebliche Reinigung und Desinfektion zu überprüfen.

Echtzeit-Nachweis von Mikroorganismen mittels portabler DNA-Sequenzierung

Portable DNA-Sequenziergeräte ermöglichen den Echtzeit-Nachweis von potenziellen Krankheitserregern und Verderbniserregern in Lebensmitteln und lebensmittelverarbeitenden Betrieben. Um den mikrobiellen Nachweis zu optimieren, werden Methoden zur DNA-Isolierung aus verschiedenen Produkten und Proben untersucht und verbessert.

Charakterisierung von Lebensmittel-Mikrobiomen

Die Komposition von Mikroorganismen in Lebensmitteln wird mittels Hochdurchsatzsequenzierung analysiert, um Verderbs- oder Fermentationsprozesse zu beschreiben. In diesem Zusammenhang wird der Einfluss von Schutzkulturen auf die Modulation des Lebensmittel-Mikrobioms und damit den Verderbsprozess untersucht, mit dem Ziel, die Haltbarkeit von Lebensmitteln zu verlängern.

Einfluss von Lebensmittelkomponenten auf das Darmmikrobiom

Das Darmmikrobiom spielt eine wichtige Rolle für die menschliche Gesundheit. Jedoch ist der Einfluss von vielen Lebensmittelkomponenten auf die Zusammensetzung und den Stoffwechsel des Darmmikrobioms bisher unbekannt. Mittels in vitro Modellen wird der Einfluss von einzelnen Stoffgruppen, sowie potenziellen Pro-, Pre- und Postbiotika, auf das Darmmikrobiom untersucht.

Die Ausstattung des Labors Mikrobiologie ist hochwertig und umfangreich:

• Anaerobierwerkbank: Dieses Gerät bietet die Möglichkeit, Mikroorganismen mit einem Gemisch aus Wasserstoff, Kohlendioxid und Stickstoff zu begasen, sodass diese unter Sauerstoffausschluss wachsen können.
• DNA-Sequenziergerät: MinION Mk1C von Oxford Nanopore Technologies zur portablen Sequenzierung von DNA, RNA und Detektion von epigenetischen Modifikationen
• Hochleistungsrechner (16 Core AMD Ryzen Threadripper, 512 GB RAM) für bioinformatische Analysen (Genom Assemblierung, Annotationen, Phylogenetik, Metagenomics)
• Qubit Fluorometer für die genaue Bestimmung von DNA und RNA Konzentrationen
• Biostat A-Fermenter zum Kultivieren von Bakterien
• Brutschränke für Mikroorganismen und Zellkulturen
• Bioscreen C: Mit diesem Gerät kann das Wachstum von Bakterien über eine längere Zeit untersucht werden. Dies funktioniert über Messungen der optischen Dichte in regelmäßigen Abständen, z. B. jede halbe Stunde bei einer Temperatur von 37 Grad. Die Wachstumswerte können als Kurven in Excel dargestellt werden.
• Photometer: Auch mit diesem Gerät misst man die optische Dichte. Es wird z. B. eingesetzt, um jeweils die gleiche Anzahl an Mikroorganismen in einem Nährmedium zu haben (beispielsweise für die Herstellung einer bestimmten Biersorte).
• Gaschromatograph (GC) mit FID zum Auftrennen von Gemischen in einzelne chemische Verbindungen
• Äktaprime plus: Chromatographie-System zur Proteinreinigung
• IDEXX Quanti Tray Sealer für Wasseruntersuchungen, unabhängig von Platten – einzelne Kästchen zeigen durch Farbumschlag, wie viele Bakterien enthalten sind
• PCR-Cycler: Gerät, das die Temperaturzyklen einer Polymerase-Kettenreaktion (PCR) selbstständig durchführen kann
• Luftkeimsammler
• ph-Meter zum Messen des ph-Werts
• Mikroskope
• Mikrobiologische Sicherheitswerkbänke
• Gefrierschränke: - 80 °C für mikrobiologische Stammsammlungen und - 20 °C
• Kühlschränke
• Zentrifugen
• Wasserbäder
• Autoklaven zur Sterilisation von Nährmedien, Petrischalen etc.