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Durch Lebensmittel verursachte Erkrankungen sind in Deutschland immer noch ein Problem. Zoonoseerreger wie Salmonella und Campylobacter gelangen häufig im Rahmen der Geflügelschlachtung in die Lebensmittelkette. Derzeit fehlen effektive Schnelltestmechanismen, um das rechtzeitig zu erkennen.

Ziel von „Fast Meat Control“, das im Rahmen der Förderinitiative „Photonische Verfahren zur Erkennung und Bekämpfung mikrobieller Belastungen“ vom BMBF gefördert wird, ist die Erforschung und Etablierung neuer photonischer Analyseverfahren, mit denen sich Kommunikationsmoleküle der Bakterien während des Schlachtprozesses erkennen lassen. Es werden zwei Strategien erforscht. Mittels eines vor-Ort einsetzbaren Bioassays soll die Analyse von Geflügelkeimen in Stichproben (Offline-Analytik) ermöglicht werden. Darüber hinaus soll eine integrierte Analytik (Inline-Analytik) auf Basis von Ionenmobilitätsspektroskopie zur Routinekontrolle im Schlachtprozess etabliert werden. Kombiniert werden soll das Ganze mit einem neuartigen Probenahmesystem, welches die Schlachtkörper bzw. definierte Bereiche oder Geräte automatisiert abspült und die in der Spülflüssigkeit enthaltenen Bakterien durch Einsatz speziell funktionalisierter magnetischer Nanosonden selektiv abtrennt und aufkonzentriert. Es soll ein mobiles Analyseverfahren als Demonstrator realisiert werden, mit dem eine Beprobung, Detektion und Rückverfolgbarkeit einer Kontamination sichergestellt werden kann.

Durch Einsatz der Analysetechnik in Geflügel- und Schweineschlachtung und durch Erweiterung auf weitere Lebensmittelbereiche kann die Lebensmittelhygiene zukünftig verbessert und mikrobiell verursachte Erkrankungen minimiert werden.

Projektpartner:

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Der Erreger Helicobacter pylori ist die Hauptursache für chronische Entzündungen der Magenschleimhaut und ein
Auslöser für Magenkarzinome beim Menschen. Die große Anzahl von Pathogenitätsfaktoren des Bakteriums und
zunehmende Resistenzen gegen Antibiotika erschweren eine effektive Behandlung im Magenmilieu. HeliTec
hat sich zum Ziel gesetzt, eine neue antibiotikafreie Behandlung zu entwickeln, die das Bakterium direkt am Ort der Infektion, d.h.
in der Magenschleimhaut. Zu diesem Zweck werden modifizierte, nicht-pathogene H. pylori-Stämme
generiert und für die orale Verabreichung an die Magenschleimhaut formuliert, um als trojanische Pferde zu fungieren. Es werden zwei Strategien angewandt, um den Erreger durch genetische Modifikation von nicht-pathogenen H. pylori-Stämmen abzutöten: (1) Gezielte Abgabe und
Freisetzung biozider Proteine oder Peptide durch H. pylori-spezifische Autoinducer und (2) gezielte Freisetzung von H.
pylori -spezifischen lytischen Phagen.

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Der BioIndustry e.V. ist ein Life Sciences-Cluster aus Unternehmen, Universitäten und Hochschulen, Forschungsinstituten, Technologiezentren, Dienstleistungsunternehmen und kommunaler Wirtschaftsförderung mit räumlichen Schwerpunkten im Ruhrgebiet und in Westfalen. Wir möchten in Zusammenarbeit mit den angeschlossenen Technologiezentren der Region, die über Labore verfügen und die Life Sciences Branche adressieren, den Transfer von Bedarfen der Wirtschaft in die Wissenschaft und den Transfer von wissenschaftlichem Know-how aus Forschungsprojekten (Patente, Projektergebnisse etc.) in die Wirtschaft systematisieren und kanalisieren. Insbesondere die Verbesserung des Know-how-Transfers von der Wirtschaft in die Wissenschaft sehen wir als essentiell an, denn häufig werden im Rahmen der Forschungsprojekte Demonstratoren und Pilotanlagen entwickelt, die in den erforschten Ausprägungen nicht den Bedarfen des Marktes entsprechen. Als Essenz aus den Aktivitäten wird bei den Akteuren der akademischen Forschung, in der Regel Nachwuchswissenschaftler/-innen, das wirtschaftliche Denken gefördert, der Angestelltenmentalität entgegengewirkt und die Bereitschaft zu selbstständigem unternehmerischem Handeln erhöht. Die Ausgangslage für Existenzgründungen wird deutlich verbessert, so dass die in Forschungsprojekten entwickelte Inventionen zu nutzenstiftenden Innovationen werden. Hierzu gilt es eine Gerätesharingplattform zu entwickeln und zu etablieren, um die enorme finanzielle Belastung, die auf den potenziellen Gründern in der Frühphase lastet, zu reduzieren. Nur so wird es gelingen mehr Menschen („Wissenschaftler/-innen“) auf den Weg in die Selbstständigkeit zu bringen.

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Ein großes Problem bei der Behandlung mit Antibiotika ist die Entwicklung von Resistenzen, wodurch Antibiotika wirkungslos werden. Einen innovativen und gleichzeitig antibiotikafreien Ansatz stellt das vorgeschlagene Projekt dar, die Bekämpfung von Bakterien mit ihren natürlichen Feinden, den Bakteriophagen. Der Umfang dieser Strategie erstreckt sich im Gegensatz zur Verabreichung von Antibiotika von der Primärproduktion, über den Schlachtprozess, die Verpackung, bis hin zum Verkauf an den Endverbraucher.

Die Bekämpfung von Campylobacter stellt sowohl Lebensmittelproduzenten wie auch die Überwachung vor bisher nahezu aussichtslose Probleme. Neben der finalen Verabreichung von Antibiotika sind keine präventiven Ansätze vorhanden, um die steigende Anzahl von Lebensmittelinfektionen zu minimieren. Der wirtschaftliche Schaden aller Beteiligten wie auch die biologischen Missverhältnisse (Resistenzen) sind dabei nicht von der Hand zu weisen. Unter Zuhilfenahme biotechnologischer Verfahren können Bakteriophagen im großen Maßstab produziert werden, um diese Lücke zu schließen. Als Produkt dieser Querschnittstechnologie werden dabei gleichzeitig ökonomische Effekte auf Erzeuger- (weniger Medikamenteneinsatz) wie auch Vertriebs- (Ausschussware) und Verbraucherebene (weniger Lebensmittelinfektionen) erzielt. Somit hat dieses Erzeugnis innovativen Charakter auf regionale, überregionalen wie auch internationalen Märkten.

Die PTC Phage Technology Center GmbH, seit 2008 im Kompetenzzentrum ansässig, wird die Produktentwicklung, also die Entwicklung eines gegen Campylobacterbakterien wirkenden Bakteriophagencocktails, durchführen. Bisher hat sich die PTC auf die Bekämpfung von Salmonellenbakterien beschränkt und einen spezifisch wirkenden Bakteriophagencocktail entwickelt. Die QHP Life Science GmbH, als Analytikdienstleister seit 2007 im Kompetenzzentrum ansässig, wird dabei die Entwicklung einer Schnellnachweismethode übernehmen. Koordiniert wird das Projekt durch die Bio-Security Management GmbH. Die  Zielgruppen für die Umsetzung des Vorhabens sind gleichermaßen Akteure aus dem Geflügel- und Schweinefleischsektor.

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Im Zuge des immer größer werdenden Bewusstseins, einer nachhaltigen Qualitätsfleischproduktion bei damit einhergehender Verbesserung der Tiergesundheit, gibt es für die Tierzüchter mehrere Gründe, das Stallklima durch eine Kontrolle und Regelung der Stallluft zu optimieren.

Folgende Faktoren stehen in diesem Projekt im Vordergrund:

• Die Gesundheit der Tiere und die damit verbundene Fleischqualität zu verbessern!
• Die Umweltbelastungen (Emissionen) so weit wie möglich zu minimieren!
• Die Ställe unter Einhaltung größtmöglicher Energieeffizienz zu betreiben!

Die das Stallklima beeinflussenden Faktoren lassen sich in drei Gruppen einteilen:

• Physikalische Faktoren: Wie z.B. Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Staubgehalt
• Chemische Faktoren: Wie z.B. Sauerstoff-, Kohlendioxid-, Ammoniakgehalt
• Biologische Faktoren: Wie z.B. Luftkeimgehalt und Geruchsstoffe

Hohe Außentemperaturschwankungen bringen die aktuell verbauten Lüftungssysteme an die Grenzen ihrer Leistungsfähigkeit. So werden z. B. bei niedrigen Außentemperaturen die Luftraten heruntergefahren. Dies führt allerdings zu einem starken Anstieg der Schadgasbelastung der Stallluft. Insbesondere der Ammoniakgehalt der Luft steigt.

Dieses Reizgas besitzt bei Überschreiten bestimmter Konzentrationen eine nachhaltig-negative Wirkung auf die Tiergesundheit und das Betreuungspersonal. In der Gesetzgebung wird als tolerierbare Gaskonzentration ein Wert von 20 ppm genannt. Die Überschreitung dieses Grenzwertes führt zunächst zu einer Reizung der Atmungsorgane und Schleimhäute und später bei den Tieren zu einer verminderten Futteraufnahme.

Durch über längere Zeit eingeatmete hohe Konzentrationen von Ammoniak kommt es zur Schwächung der Widerstandskraft und zum Auftreten von Infektionen.  So konnte in einer Mastschweineanlage nachgewiesen werden, dass mit steigendem Ammoniakgehalt die Erkrankungsrate der Tiere zunimmt. Auch Auswirkungen auf die Mastleistung bei erhöhten Ammoniakkonzentrationen wurden erkannt. Schweine, die höheren Ammoniakgehalten ausgesetzt sind, erreichen niedrigere Schlachtgewichte und weisen vermehrt Veränderungen an den Lungen auf.

Stand der Technik

Trotz verfahrenstechnischer Weiterentwicklungen gehören Abluftreinigungsanlagen nicht zum allgemeinen Stand der Technik emissionsarmer Haltungsverfahren. Auch Verfahren, bei denen Wasser in Verbindung mit Zusatzstoffen in der Stallluft vernebelt werden, konnten bisher in Tests keine wesentliche Stallluftverbesserung erreichen.

Projektziel

Die Bio-Security Management GmbH und die BarnTec möchten mit weiteren Kooperationspartnern ein Messsystem für das Stallklima entwickeln, welches als Gesamtsystem die Lüftung, Filtration und Geruchsneutralisation steuert und die NH3-Konzentration reduziert.

Dabei steht im Vordergrund, dass die das Stallklima negativ beeinflussenden physikalischen, chemischen und biologischen Faktoren  verbessert werden. Die sich negativ auf die Tiergesundheit auswirkenden Faktoren sollen reduziert werden, um eine maximale Qualitätsfleischproduktion gewährleisten zu können.

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Durch den kontrollierten Einsatz von Honigbienen etwa auf Rapsflächen kann eine Ertragsteigerung von bis zu 25% je Hektar realisiert werden. Ähnlich positiv reagieren auch Obst- und Gemüsepflanzen. Abschließend ist geplant Versuche mit einem Produkt von Kanne Brottrunk durchzuführen, um die Varoamilbe zu bekämpfen. Diese Milbe schädigt die Bienen direkt und führt in vielen Fällen zum Tod der Bienen sowie indirekt, da sie Überträger vieler Krankheiten ist. Dies können allerdings aufgrund des Projektvolumens lediglich Testversuche sein, um darauf aufbauend weitere Projekt zu beantragen. Fakt ist, dass neben den 65% aller Wildpflanzen deutschlandweit 85% aller Kulturpflanzen abhängig von bestäubenden Insekten sind, da andere Faktoren wie Wind keinen Einfluss auf ihre Fortpflanzung haben. Fakt ist auch, dass Deutschland, so wie in mittlerweile fast allen Industriestaaten, ein totales Bienen- und Insektensterben droht. Laut neuesten Untersuchungen des NABU fehlen in Deutschland bereits 80% der ursprünglichen Insektenbestände als wichtiger Bestandteil der unteren Nahrungskette und als essentielle Bestäuber. Von der erforderlichen Bestäubungsleistung werden über 90% von den Honig- und Wildbienen geleistet, weshalb ihr gezielter Schutz auch einen erheblichen Beitrag zum Erhalt der heimischen Flora und Fauna leistet. Denn: Jede Pflanze, egal ob wild oder kultiviert, verliert auf Dauer ihre Fruchtbarkeit und damit ihre biologische Qualität, wenn keine adäquate Bestäubung stattfindet. Daher wird der Bedarf an gezüchteten Insekten in den kommenden Jahren rapide ansteigen.

Durch eine breit angelegte Kommunikation unter Einbeziehung der Schulen und Kindergärten soll auf das Problem des Bienensterbens aufmerksam gemacht werden. Mit ausgewählten Landwirten ist ein Bestäubungsservicetest durchzuführen, der wissentschaftlich begleitet wird. Vor Ort wird der Bedarf an Bienenvölkern ermittelt, die während der Blühperiode der Pflanzen systematisch auf dem Feld angeordnet werden, um ein bestmögliches Bestäubungsergebnis zu gewährleisten. Anhand abgesteckter, unbeeinflusster, kleiner Testfelder am Rande der bewirtschafteten Flächen kann der durch die Bienenbestäubung erbrachte Mehrertrag festgestellt und aus ihm eine angemessene Bestäubungsprämie anhand einer Mehrgewinnbeteiligung errechnet werden. Auf diese Weise ist von keiner Seite eine Investition notwendig, da nur die zusätzlich angefallen Gewinne aufgeteilt werden. Das bedeutet für den Kunden absolute Sicherheit und Komfort. Gleichzeitig profitiert er langfristig von gesicherten Vollerträgen in bestmöglicher Qualität und hält seine Pflanzen für kommende Generationen höchst potent. Gleichzeitig werden weitere Tests mit einem Produkt von Kanne Brottrunk durchgeführt.

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