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NextMilQ

NextMilQ

Anpassung mikrobiologischer Qualitätsbestimmung bei Rohmilch an moderne Produktionsbedingungen durch Entwicklung und Integration innovativer Schnellmethoden

Projektkoordinator

Dr. Christina Böhnlein & Prof. Dr. Charles M.A.P. Franz
Max Rubner-Institut, Institut für Mikrobiologie und Biotechnologie, Kiel
christina.boehnlein@mri.bund.de

Verbundpartner

Technische Universität München, Lehrstuhl für Mikrobielle Ökologie, Institute for Food & Health Weihenstephan
sifin diagnostics GmbH
Milchprüfring Baden-Württemberg e.V.
BIOTECON Diagnostics GmbH
Bentley Instruments Inc.

Projektbeschreibung in FISA

Zum Forschungsinformationssystem Agrar und Ernährung (FISA)

Ziel

Ziel des Verbundprojekts "NextMilQ“ ist es, die mikrobiologische Qualitätskontrolle von Rohmilch zu erweitern und an die in Deutschland herrschenden aktuellen Produktionsbedingungen anzupassen. Hierfür werden innovative Schnellverfahren zum differenzierten Nachweis von Verderbserregern, Hygieneindikatoren sowie Mastitiserregern für praktikable Anwendungen in der Praxis entwickelt und validiert. Zudem wird über Hochdurchsatzsequenzierung der Status quo von Rohmilchmikrobiota von Erzeugerhöfen deutschlandweit erfasst, um Kriterien für die Qualitätseinstufung der Milch anhand der neu erfassbaren Qualitätsparameter zu entwickeln und die determinierenden Faktoren für die Zusammensetzung der Mikrobiota bestimmt. Dabei werden Einflussfaktoren unter Herausarbeitung einer saisonalen Abhängigkeit der relevanten Verderbsflora, Indikatorkeime für Hygiene und Mastitiserreger von konventionellen und ökologischen Erzeugerhöfen in Nord- und Süddeutschland analysiert.

Das verwendete Methodenspektrum umfasst eine Vielzahl innovativer Techniken in Form von immunbasierten, molekularbiologischen und kulturellen Schnellnachweismethoden, die teilweise mit schon vorhandenen durchflusszytometrischen Methoden zur Bestimmung der Milchqualität kombiniert werden.

Ergebnisse

Aus allen Rohmilchproben wird die bakterielle DNA durch ein optimiertes Protokoll extrahiert und mittels next-generation-sequencing (NGS) der 16S-rRNA Gene analysiert (siehe Abbildung 1). Die Mikrobiomdaten der ersten 282 süddeutschen Rohmilchproben wurden in Hinblick auf die quantitative Verteilung einzelner Keimgruppen untersucht, um den Status quo der Zusammensetzung abzubilden. Für jede Probe wurde die sequenzierte, relative Abundanz aller Gattungen mit den absoluten Zellzahlen des BactoCountTM verrechnet. Die größte Streubreite wurde für Pseudomonas spp. und Acinetobacter spp. ermittelt, deren Keimzahlen von <10 bis >107 Zellen/ml lagen. Im Median hohe Werte wiesen mit ca. 104 Zellen/ml Corynebacterium spp. auf, die zur originären Euterflora zählen. Insgesamt eine breite Streuung (<102 bis >106 Zellen/ml) wurde bisher auch für die Streptokokken ermittelt, die bei der konventionellen Milch im Schnitt etwas stärker vertreten waren als die Staphylokokken. Mit einem Median von <100 Zellen/ml zeigten die Enterobakterien weitestgehend geringe Keimzahlen.

Bei der Entwicklung der diagnostischen Module diente ein Cocktail aus fünf für die Rohmilchqualität relevanten Vertretern der Gattung Pseudomonas als Antigen bei der Immunisierung von Mäusen. Nach positiver Testung der Mausseren und anschließender Fusion konnten unabhängige Zelllinien etabliert werden, die entweder gattungsspezifische Antikörper oder speziesspezifische Antikörper gegen P. proteolytica produzieren. Positive Tests im ELISA Format ließen sich teilweise bereits in der Durchflusszytometrie dotierter Milchproben bestätigen. Hierfür wurde ein Protokoll für die Zellkultur, die Aufreinigung der Antikörper und ihre Konjugation mit verschiedenen Fluoreszenzfarbstoffen entwickelt. 

Im Projektverlauf konnte die Rezeptur für ein Agar-Medium entwickelt werden, das den Mastitis-Erregern Streptococcus uberis, S. agalactiae und S. dysgalactiae optimale Wachstumsbedingungen bietet. Aufgrund der Kenntnis über definierte Enzymaktivitäten der Spezies ist es darüber hinaus gelungen, durch charakteristische Koloniefärbung eine optische Differenzierung untereinander zu erzielen.

Verwertung

Die Ergebnisse des Verbundprojektes ermöglichen eine Umsetzung auf unterschiedlichen Ebenen der Milchproduktion mit unterschiedlichem Zeithorizont. Bereits kurzfristig umsetzbar bieten sie sowohl eine Datenbasis für die Planung effektiver Qualitätskontrollen als auch die dafür notwendigen diagnostischen Tools und Kriterien für die Qualitätseinstufung (siehe Abbildung 2).

Broschüre: Poster NextMilQ
Dokumenttyp: PDF Dokumentgröße: 495 KB

Broschüre Beschreibung:

Anpassung mikrobiologischer Qualitätsbestimmung bei Rohmilch an moderne Produktionsbedingungen durch Entwicklung und Integration innovativer Schnellmethoden

Broschüre: Poster NextMilQ
Dokumenttyp: PDF Dokumentgröße: 449 KB

Broschüre Beschreibung:

AP1: Status-Quo - Erhebung der Rohmilchmikrobiota

Broschüre: Poster NextMilQ
Dokumenttyp: PDF Dokumentgröße: 812 KB

Broschüre Beschreibung:

Isothermale Amplifikation (LAMP) als sensitive und innovative Schnellmethode zum Nachweis von Bacillus sporothermodurans

Broschüre: Poster NextMilQ
Dokumenttyp: PDF Dokumentgröße: 730 KB

Broschüre Beschreibung:

Entwicklung und Validierung diagnostischer Methoden für den selektiven Nachweis von Pseudomonaden und Streptokokken in Rohmilch