Impact van Bacillus cereus endospore evolutie op voedselveiligheid en -bederf

Projectdetails

Beschrijving

Centrale onderzoeksvraag/doel
De Bacillus cereus groep omvat belangrijke voedselgebonden pathogenen en bederfspecies die in staat zijn endosporen te vormen, welke dikwijls industriële condities van verhitting, desinfectie of bestraling overleven. Deze sublethale condities vormen een belangrijke selectiedruk die volgens waarnemingen leiden tot selectie van sporen met een verhoogde weerstand. Het is echter nog onduidelijk (1) hoe snel en hoe ver endosporen deze weerstand opbouwen tegen een bepaalde stressconditie, (2) in welke mate er kruisresistentie optreedt tegen andere vormen van stress, en (3) of ook het gedrag van de resulterende vegetatieve cellen op het gebied van bederf- en toxigene eigenschappen wordt beïnvloed. Het FWO Bacillus cereus project combineert de expertise van drie onderzoeksgroepen (KU Leuven, UGent en ILVO) om de potentiële impact van B. cereus endospore evolutie in de voedselproductieketen op moleculair, populatie en industrieel vlak na te gaan.  

Onderzoeksaanpak
Het project is inmiddels afgerond. Het onderzoeksconsortium heeft nagegaan welke de impact is van huidige conserverings- en desinfectiepraktijken in voedselproductie op de evolutie en kenmerken van endosporen. Hiervoor zijn endosporen van de B. cereus of de B. weihenstephanensis typestam in gerichte evolutie-experimenten onderworpen aan herhaaldelijke UV-C bestralingen of verhitting. De gevolgen hiervan op het gedrag van de resulterende vegetatieve cellen zijn onderzocht. Er is gefocust op (1) Bacillus cereus sensu lato als modelorganisme van een Grampositieve endosporevormer met een grote relevantie voor voedselveiligheid en bederf, (2) op thermische en UV-C bestralingsgebaseerde stresscondities die algemeen voorkomen in de voedingsindustrie, en (3) op de potentiële implicaties van deze selectiedruk en de resulterende mutaties op de overleving, ontkieming, groei, bederf en toxineproductie van de endosporen en hun corresponderende vegetatieve cellen in voeding.

Relevantie/Valorisatie

Voor de eerste maal is vastgesteld dat de endosporen vrij vlug muteren tot een verhoogde weerstand tegen de opgelegde stressbehandeling . Bij de verhoogde UV-C resistentie ging dit wel gepaard met een sterk verlaagd ontkiemingspercentage van de B. cereus endosporen tot vegetatieve cellen. De B. weihenstephanensis endosporen met een verhoogde weerstand tegen hitte bleven daarentegen evengoed ontkiemen en de resulterende vegetatieve cellen behielden hun vermogen om uit te groeien bij koelkasttemperaturen. In melk ontkiemden en groeiden deze mutante sporen sneller uit in vergelijking met de ‘normale’ wild type sporen na pasteurisatie bij 90°C, wat een verhoogd bederfpotentieel van de mutante sporen aangeeft. Een variatie in het aantal herhalingen van short tandem repeats in het pdaA gen (coderend voor het peptidoglycan-N-acetylmuramic acid deacetylase) werd geïdentificeerd als het verantwoordelijke mechanisme voor een omschakeling tussen endosporen met een verhoogde UV-C resistentie (maar met een verlaagde ontkiemingsefficiëntie) of met een normale ontkiemingsefficiëntie (maar met een lagere UV-C resistentie). Deze fundamentele kennis kan leiden tot betere behandelingstechnieken in de industrie om endosporen geen kans te geven tot muteren. De onderzoeksresultaten hebben hun weg gevonden in verschillende wetenschappelijke artikels en in 2 doctoraten aan de KU Leuven en UGent.

AcroniemFWO BACILLUS CEREUS
StatusVoltooid
Effectieve start/einddatum1/01/1631/12/20

Vlaamse Disciplinelijst

  • Bacteriologie
  • Voedselmicrobiologie