Fachgebiet Bioprozesstechnik und Angewandte Mikrobiologie (BEAM)

Bioprozesstechnik

Die mikrobiologische Forschung und das Verständnis biotech­no­logischer Prozesse bilden die Grundlage für die Entwicklung ­unterschiedlicher Herstellungsverfahren im Lebensmittel-, ­Getränke- und Pharmabereich:

  • Entwicklung von Fermentationsprozessen unter Nutzung moderner Methoden und Prozessanalytik (u.a. Impedanzmessverfahren ­­[Coulter Counter]; Flowzytometrie; elektrooptische in-line Messungen ­[EloTrace]; Rasterelektronenmikroskopische Analysen)
  • Prozessoptimierung unter bioökonomischen Aspekten ­(Verwendung nachwachsender Rohstoffe, etc.)
  • Auftragsfermentationen
  • Herstellung funktionaler Inhaltsstoffe mittels Hefen
  • In-vitro Verdauungsstudien

Angewandte Biotechnologie

Im Bereich der Angewandten Mikrobiologie kann auf eine große Biodiversität der internen Stammsammlung von über 1000 Hefen, 500 Bakterien und 500 Schimmelpilzen zurückgegriffen werden.

  • Stammsammlung
  • Stammscreening:
    Isolation und Nachweis von Mikroorganismen / kundenorientierte Langzeitlagerung von Reinkulturen
    Herstellung von Starterkulturen für die Getränke- und Lebensmittelproduktion
    Herstellung von Mikroorganismen- und Sporenpräparaten und anschließende Stabilitätsstudien
  • Mikrobiologische Nährböden: Produktion von selektiven Nährmedien zum Nachweis von allgemeinen und bierschädlichen Bakterien sowie für Kultur- und Fremdhefen
  • Dienstleistungen:
    Klassische mikrobiologische und molekularbiologische Analysen
    Allgemeine mikrobiologische Analysen von Lebens- und Verbrauchsmitteln

Reinzuchthefen

Aus unserer Hefebank bieten wir eine große Auswahl an verschiedenen Hefestämmen für den Einsatz in der Brauerei, der ­Spirituosen- und Getränkeindustrie an. Es handelt sich dabei um untergärige wie z. B. für Pils, Export, Märzen und obergärige Reinzuchthefen z. B. für Weizenbier, Alt und Kölsch. Hinzu kommen Hefen für Spezialbiere wie z. B. Porter oder Berliner Weiße. Darüber hinaus kultivieren wir auch einige Wein-, Champagner- und Brennereihefen sowie spezielle Mischkulturen für die Herstellung alkoholfreier Fermentationsgetränke.

Der Versand der Hefen erfolgt weltweit als:

  • Schrägagarkultur im Reagenzglas
  • Trockenhefe auf Filterpapier
  • Konzentrat in Aluminiumflaschen (7l-Flüssig­kultur konzentriert auf 700 – 800 ml)

Weitere Angebote:

  • Screening und Anzucht von Spezial­hefen in EBC-Gärsäulen
  • Einlagerung Ihrer Betriebshefe als externe „Sicherheitskopie“

Akkreditiert nach DIN EN ISO/IEC 17025 für die in der Anlage zur Akkreditierungsurkunde genannten Prüfverfahren

Forschung

Im Rahmen von öffentlich geförderten F&E-Projekten sowie in enger Zusammenarbeit mit der Industrie werden unterschiedliche mikrobiologische und biotechnologische Forschungsvorhaben bearbeitet. Eine zentrale Rolle nimmt dabei die Entwicklung und Optimierung von Fermentationsprozessen ein. Unter Verwendung ausgewählter Mikroorganismen aus der umfassenden institutsinternen Stammsammlung werden unterschiedlichste bio-, getränke- und lebensmitteltechnologische Fragestellungen bearbeitet und entsprechende Prozesse entwickelt.

Die derzeitigen Forschungsfelder sind: 

    • Beeinflussung der Stabilitätseigenschaften von Milchsäurebakterien mittels ausgewählter Fermentationsführung
    • Prozessoptimierung zur Herstellung funktionaler Hefen in Hochzelldichte
    • Entwicklung definierter Fermentationsprozesse zur Herstellung von Kulturen und Mikroorganismenpräparaten mit reproduzierbaren Eigenschaften
    • Entwicklung fermentierter (nicht-alkoholischer) Getränke
    • Entwicklung von flüssigen und getrockneten Starterkulturen für die Getränke- und Lebensmittelherstellung
    • Feststofffermentationsverfahren für pflanzliche Rohstoffe zur Aufwertung des Nährstoffprofils
    • Charakterisierung und Einsatz von Bacillussporen mit hohen und reproduzierbaren Resistenzeigenschaften
    • Prüfung von Eigenschaften und Einsatzmöglichkeiten probiotischer Sporen
    • Metabolisierung funktioneller Lebensmittelinhaltsstoffe im in vitro Verdauungsmodell
    • Einsatzmöglichkeiten ionisierter Luft in Fermentationsprozessen
    • Wirksamkeitstests von neuartigen Desinfektionsmitteln zum Einsatz in Brauereien sowie in AfG- und Molkereibetrieben
    • Früherkennung von sich entwickelnden Biofilmen
    • Ursachenermittlung für das Phänomen PYF (Premature Yeast Flocculation)
    • Optimierung von Brauereihefen
    • Schnellnachweise von Keimen in Flüssigproben

      Aktuelle Forschungsprojekte:

      Entwicklung eines Systems zum gattungsspezifischen Nachweis von Legionella spec. sowie der Spezifizierung von L. pneumophila in wässrigen Proben auf Basis der Durchflusszytometrie

      Projektpartner: AquaEcology GmbH & Co. KG, Sifin diagnostics GmbH, TU Dresden Institut für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene

      Laufzeit: 2015-2018

      Fördermittelgeber: Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand, Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

      Förderkennzeichen: ZIM ZF4000104AJ5

      Im Rahmen des Kooperationsprojektes soll eine Methode entwickelt werden, welche einen schnellen Nachweis von Bakterien der gesamten Gattung Legionella mit einem nicht-kulturellen Verfahren in wässrigen Proben verschiedenen Ursprungs mittels Durchflusszytometrie erlaubt. Neben der Gattungsspezifität, wie in der TrinkwV definiert, soll die entwickelte Methode zudem einen differenzierten Nachweis der pathogenen Spezies L. pneumophila ermöglichen. Die VLB Berlin übernimmt die Entwicklung der spezifischen Konzentrierung der Wasserproben sowie Referenzmessungen am Durchflusszytometer.

       

      Sensor zur Abmusterung von Oberflächen und Nahrungsmitteln auf schädliche Bakterien und Pilze – SalmonSens

      Projektpartner: Hochschule Mannheim Institut für Prozessmesstechnik und innovative Energiesysteme, ProxiVision GmbH

      Laufzeit: 2015-2018

      Fördermittelgeber: Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand, Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

      Förderkennzeichen: ZIM ZF4000110AJ5

      Ziel des Kooperationsprojektes ist die Entwicklung eines Sensors basierend auf RAMAN-Technologie zur Abmusterung von Oberflächen und Nahrungsmitteln auf schädliche Bakterien und Pilze. Die VLB Berlin entwickelt Erkennungsmuster und Auswertealgorithmen anhand von Testkeimen, die unter exakt definierten Bedingungen kultiviert werden und so charakteristische Fingerprints liefern.

       

      Optimierung obergäriger Brauhefen

      Fördermittelgeber: INNO-KOM OST, Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

      Förderkennzeichen: VF150039

      Laufzeit: 2015 – 2018

      Ziel des Projektes ist die physiologische und molekularbiologische Charakterisierung und Modifizierung von obergärigen Brauhefestämmen. Dazu werden die Fermentationseigenschaften und der genetische Hintergrund von verschiedenen Stämmen nach Kultivierung in EBC-Gärsäulen der VLB Berlin untersucht. Der genetische Hintergrund der Hefen wird anhand von genetischen Fingerprints und Next Generation Sequencing analysiert. Des Weiteren ist für viele in der Brauereipraxis eingesetzten Hefestämme belegt, dass es sich um Mischungen genetisch nicht identischer Linien handelt, welche ausgehend von einem reinen Klon durch zufällige Mutationen über Generationen hinweg entstand. Dies birgt ein enormes Potential, da sich solche Linien in isolierter Form vom Mutterstamm unterscheiden, sich in der Vermischung mit anderen Linien aber bisher nicht durchsetzen konnten. Einzelne Zellen können mittels Mikromanipulator isoliert, vermehrt und im Vergleich zur Ausgangspopulation verglichen werden. Diese Varianz soll auch zur Selektion von Zellen, bekannt als Evolutionary engineering, genutzt werden, die einem bestimmten Selektionsdruck widerstehen können (z. B. Osmotoleranz, Ethanoltoleranz). Weitere Möglichkeiten, die ebenfalls im Rahmen dieses Projektes durchgeführt werden, sind die Mutagenese durch UV-Bestrahlung und die Hybridisierung von verschiedenen Hefestämmen, um ihre Eigenschaften zu kombinieren. Die selektierten und modifizierten Hefestämme sollen im Vergleich zum Ausgangsstamm physiologisch und molekularbiologisch verglichen werden, mit dem Ziel neue Hefestämme in den verschiedenen Bereichen der Bierherstellung bereitzustellen.

       

      Optimierung mikrobiologischer Prozesse mit Hilfe von Maillardreaktionsprodukten – MikroMail

      Laufzeit: 2016-2018     

      Fördermittelgeber: INNO-KOM OST, Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

      Förderkennzeichen: VF150026

      Ziel des Forschungsprojektes ist die Quantifizierung und Evaluierung der Einflüsse von Maillardreaktionsprodukten und Fermentationsbedingungen auf die morphologischen und damit verbundenen Stabilitätseigenschaften von lebensmittelrelevanten Mikroorganismen. Mittels unterschiedlich hergestellter und zusammengesetzter Nährmedien soll die Bildung von MRP genauer charakterisiert und deren Einfluss auf das Wachstum und die Stabilität der Kulturen bewertet werden, sodass praxisnahe Ableitungen zur Herstellung der Medien und Kulturen getroffen werden können.

       

      Mikrobiologische Alkoholentfernung

      Laufzeit: 2016-2018

      Fördermittelgeber: INNO-KOM OST, Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

      Förderkennzeichen: MF150185

      Innerhalb des Forschungsprojektes wird eine mikrobielle Fermentationsstrategie zur Ethanolentfernung in Gärgetränken wie Bier, Wein und Kombucha entwickelt. Es resultieren mithilfe von Hefen organoleptisch ansprechende Gärgetränke ohne Alkohol (<0,01 %vol.), ohne zusätzliche Supplementierung der konventionell hergestellten Produkte.

       

      Entkeimung von Wasserkreisläufen in Verdunstungskühlanlagen mittels ionisierter Luft

      Laufzeit: 2017-2019

      Fördermittelgeber: INNO-KOM OST, Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

      Förderkennzeichen: MF160154

      Ziel dieses Projektes ist es, ein Desinfektionsverfahren zu entwerfen und zu entwickeln, das unter Einsatz von ionisierter Luft zur Entkeimung von Wasserkreisläufen in Verdunstungskühlanlagen genutzt werden kann. Damit wird es möglich, mikrobiell belastete Aerosole zu desinfizieren, wobei auch die entstehenden Desinfektionsnebenprodukte genau untersucht werden.

       

      Innovative Verarbeitungstechnologien von Rapsprodukten für die Geflügelfütterung - ProRapeSeed

      Laufzeit: 2017 – 2019

      Fördermittelgeber: AiF – Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen, CORNET

      Die Mehrheit des europäischen Proteinbedarfs wird durch den Import von Sojaprodukten gedeckt. Allerdings nehmen umweltpolitische und ethische Bedenken hinsichtlich der Abholzung der Regenwälder sowie der Kontamination mit genetisch modifizierten Pflanzen zu, weshalb dringend inländische Alternativen gesucht werden. Aus umweltpolitischer und ökonomischer Sicht ist Raps von herausragendem Interesse. 3 Strategien werden genutzt, um den nutritiven Wert von Raps zu erhöhen und eine bio-ökonomische Industrie speziell durch die Beteiligung von KMUs zu entwickeln: die innovative Auswahl- und Zuchtstrategie abzielend auf Öl- und Futtermittelproduktion, fortschrittliche (bio)technologische Prozessierung, und optimierte Fütterungskonzepte für Hähnchen, Legehennen und Truthähne. Das Projekt hat 3 Ziele: die Entwicklung innovativer molekularer Zuchtwerkzeuge zur Verkürzung der Züchtungszyklenzeit von Raps, die Entwicklung spezifischer enzymatischer und biotechnologischer Fermentationsprozesse für die Wertsteigerung von Rapsprodukten, und die vollständige Bewertung der ökonomischen, ökologischen und sozialen Aspekte der Produkte.

      Im Rahmen der unterschiedlichen Forschungstätigkeiten besteht die Möglichkeit, Abschlussarbeiten und Praktika durchzuführen.

      Gremienarbeit

      Mitarbeiter der Abteilung BEAM sind in verschiedenen Gremien und Verbänden tätig:

      • DECHEMA Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V.
        • Fachgemeinschaft Biotechnologie
      • Innovationszentrum Technologien für Gesundheit und Ernährung (IGE)
      • Berlin-Brandenburgische Gesellschaft für Getreideforschung e.V. (BBGfG)
      • Bund für Lebensmittelrecht und Lebensmittelkunde e.V. (BLL)
      • Biotechnologieverbund Berlin-Brandenburg (bbb) e.V.
      • Technisch-Wissenschaftlicher Ausschuss (TWA) der VLB
      • American Society of Brewing Chemistry - ASBC (subcommittee member)
      • Brewing Science Group der European Brewery Convention (EBC)
      • PYF Working Group

       

      Ansprechpartner