Microbiology and analytics of plant-based food

• Research unit: AGS
• Project number: 14.31.1.1

Key words (English)

Food, plants, safety, quality, microbiology, analytics

Short description (German)

Im Tätigkeitsfeld „Mikrobiologie und Analytik pflanzlicher Lebensmittel“ werden das Vorkommen von erwünschten, unerwünschten und humanpathogenen Mikroorganismen in Lebensmitteln pflanzlicher Herkunft sowie ihre Auswirkungen auf die Qualität und Sicherheit dieser Lebensmittel untersucht. Mittels physikalischer und chemischer Methoden werden Inhaltsstoffe in Früchten und Gemüse bestimmt. Im Fokus stehen auch die Entwicklung und Etablierung der dazu nötigen Methodologie. Im Bereich Weinmikrobiologie werden fruktophile Hefen selektioniert sowie genotypisch und phänotypisch charakterisiert. Die Diversität von Bakterien und Hefen wird mittels mikrobiologischer und molekularbiologischer Methoden untersucht.
Die Projekte innerhalb dieses Tätigkeitsfeldes haben hohe Relevanz für den thematischen Schwerpunkt „Qualitativ hochwertige und sichere Lebensmittel für eine gesunde Ernährung“ und tragen wesentlich zu den Kernthemen „Sicherheit von Futtermitteln sowie von frischen und verarbeiteten, pflanzlichen und tierischen Lebensmitteln“ sowie „Qualität von frischen und verarbeiteten, pflanzlichen und tierischen Lebensmitteln“ bei. Durch vielschichtige Vernetzung mit Forschungsgruppen innerhalb Agroscope und Instituten auf nationaler und internationaler Ebene bietet das Tätigkeitsfeld ein hohes Potential für Innovationen und Fremdmittelprojekte. Durch optimale Vernetzung mit den Kundengruppen in der Schweiz profitieren diese direkt von neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen sowie praxisorientierten Lösungen wie beispielsweise von neuen Technologien zur Desinfektion von Saatgut, vom Einsatz der NIR-Technologie oder vom Einsatz fruktophiler Hefen in der Weinbereitung. Insgesamt dienen die Arbeiten in diesem Tätigkeitsfeld den Produzenten als auch Konsumenten, da die Arbeiten die Sicherheit und Qualität der pflanzlichen Lebensmittel nicht nur erhöhen sondern auch dazu beitragen, das Vertrauen der Konsumenten in die Wertschöpfungskette zu stärken und damit die Glaubwürdigkeit der Schweizer Land- und Ernährungswirtschaft weiter zu festigen.

Project aims (German)

1.   Erstellung eines umfassenden Überblicks über die Prävalenz von Humanpathogenen und Aufklärung möglicher Kontaminationsquellen in der pflanzlichen Lebensmittelkette.
2.   Erarbeitung von Präventionsmassnahmen sowie innovativen Interventionsmassnahmen für die Praxis zwecks Reduktion bzw. Elimination mikrobieller Kontaminationen.
3.   Evaluierung der praktischen Anwendbarkeit der NIR-Technologie sowie weiterer nicht-destruktiver Analyseverfahren (z.B. Raman-Spektroskopie, hyperspektrale Bildanalyse) im Vor- und Nacherntebereich der wichtigsten Obst- und Gemüsekulturen sowie in der analytischen Mikrobiologie.
4.   Verhinderung von Gärstockungen in der Weinbereitung und Verbesserung der Aromatik von Weinen durch die Selektionierung und den Einsatz geeigneter Hefen.
5.   Bereitstellung von apparativen und personellen Ressourcen für chemische und mikrobiologische Analytik im Rahmen anderer Tätigkeitsfelder.

Knowlegde improvements / Publications (German)

Baumgartner D., Gabioud-Rebeaud S., Kamm B. & Bozzi-Nising A., 2010. Detektion von Kernhausbräune mit Nah-Infrarot-Spektroskopie. Schweizerische Zeitschrift für Obst- und Weinbau 146 (14), 8-11.

Ceymann M., Arrigoni E., Schärer H., Baumgartner D., Bozzi-Nising A. & Hurrell R.F., 2011. Rapid high performance screening method using UHPLC-MS to quantify 12 polyphenol compounds in fresh apples. Analytical Methods  3, 1774-1778.

Drissner D. & Zuercher U., 2013. Microbial safety of fresh fruits and vegetables. Encyclopedia of Food Safety, in press.

EFSA Panel on Biological Hazards (BIOHAZ), 2011. Scientific opinion on the risk posed by Shiga toxin-producing Escherichia coli (STEC) and other pathogenic bacteria in seeds and sprouted seeds. EFSA Journal 2011, 101 pp.

Fan X., Niemira B.A., Doona C., Feeherry F. & Gravini R. (eds.), 2009. Microbial safety of fresh produce. Ames, IA: IFT Press; Wiley-Blackwell.

Fett W.F. In Sapers G.M., Gorny J.R., Yousef A.E. (eds.), 2006. Microbiology of fruits and vegetables. CRC Press, Boca Raton, FL.

Gabioud-Rebeaud S., Baumgartner D., Kamm B. & Bozzi-Nising A., 2011. Comparison of two VIS-NIR instruments based on reflectance or interactance mode for fruit quality measurements, Proceedings of the 15th International Conference of Near Infrared Spectroscopy, Kapstadt, ZA.

Gafner J., 2012. Folpet und Weinhefe. Schweizerische Zeitschrift für Obst- und Weinbau 148 (9), 4-6.

Gölles M., Widmer A. & Baumgartner D., 2012. Fruchtansatzprognose beim Apfel unterstützt die chemische Fruchtausdünnung. Agrarforschung Schweiz 3, 478-485.

Peng S., Hummerjohann J., Stephan R. & Hammer P., 2013. Heat resistance of Escherichia coli strains in raw milk at different subpasteurization conditions. Journal of Dairy Science., in press.

Reif C., Arrigoni E., Neuweiler R., Baumgartner D., Nyström L. & Hurrell R.H., 2012. Effect of sulfur and nitrogen fertilization on the content of nutritionally relevant carotenoids in spinach (Spinacia oleracea). Journal of Agriculture and Food Chemistry 60, 5819-5824.

Sapers G.M., Solomon E.B. & Matthews K.R. (eds.), 2009. The produce contamination problem: Causes and solutions (1st edn.). Burlington, MA; San Diego, CA; London, UK: Academic Press.

Studer P., Heller W.E., Hummerjohann J. & Drissner D., 2013. Evaluation of aerated steam treatment of alfalfa and mung bean seeds to eliminate high levels of Escherichia coli O157:H7, O178:H12, Salmonella enterica, and Listeria monocytogenes. 2013. Applied and Environmental Microbiology. 79 (15), 4613–4619.

Vermathen M., Marzorati M., Baumgartner D., Good C. & Vermathen P. 2011. Investigation of different apple cultivars by high resolution magic angle spinning NMR. A feasibility study. Journal of Agriculture and Food Chemistry 59, 12784-12793.

WHO 2011. Tackling antibiotic resistance from a food safety perspective in Europe. World Health Organization. Geneva, Switzerland.

Customers / Reporting (German)

Sicherheit pflanzlicher Lebensmittel:
- Branchen: Gemüsebau, Swisscofel, VSGP
- Lebensmittelindustrie und -handel
- Ämter: BLW, BAG, Bundesamt für Lebensmittelsicherheit und Veterinärwesen ab 2014
- Konsumenten

Analytik:
- Produzenten, Verarbeiter, Handel, Konsumenten

Weinmikrobiologie:
- Branchen: nationale und internationale Weinindustrie
- Ämter und Verbände: BLW, SOV
- Konsumenten

• Agroscope-interne Reportings
• Wissenschaftliche Tagungen und Konferenzen, national und international
• Praxisorientierter Wissenstransfer an branchenorientierten Veranstaltungen
• Wissenschaftliche, peer-reviewed Publikationen
• Praxisorientierte Publikationen
• Buchpublikationen
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• Analysenberichte und Gutachten für Kunden