Technion-Studenten haben sich Viren zunutze gemacht, die in der Umgebung von Obstbäumen vorkommen, um das Verderben von Fruchtsäften zu verhindern – ein Phänomen, das jedes Jahr Schäden in zweistelliger Millionenhöhe verursacht.

So in den USA beispielsweise rund 32 Millionen USD und EU-Europa ebenfalls in dieser Dimension. Weltweit kann man von einem ökonomsichen Schaden von mindestens 100 Millionen USD als untere Grenze ausgehen.

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Platz 1 für Technion

Die Entwicklung brachte den Studenten der Fakultäten für Biotechnologie und Lebensmitteltechnik sowie Biologie des Technions den ersten Preis in einem Wettbewerb ein, der im Rahmen des MicroBiome-Push-Projekts im Rahmen von “Food Solutions”, einem Bildungsprogramm des europäischen Lebensmittelkonsortiums EIT Food.

Der internationale Wettbewerb fand im Rahmen des Projekts MicroBiome-Push statt, das Teil des Bildungsprogramms Food Solutions ist. Ziel war es, Probleme in der Lebensmittelbranche zu lösen, indem Unternehmen der Lebensmittelindustrie (PepsiCo, Puratos und Agricolus) mit Studenten und Hochschulabsolventen von vier Universitäten zusammengebracht wurden – dem Technion, der Universität Turin in Italien, der University of Reading in Großbritannien und der Universität Helsinki in Finnland. Neun Gruppen von Studenten traten gegeneinander an, darunter zwei vom Technion.

PepsiCo stellt die Challenge

Die beiden Technion-Gruppen wählten Herausforderungen, die vom Weltkonzern PepsiCo gestellt wurden. Die erste bestand darin, das Problem des Verderbs von Fruchtsäften zu lösen, die zweite darin, Kartoffelschalen zu verwerten, die bei der Produktion von Kartoffelchips anfallen.

Begleitet wurden die Gruppen von vier Mentoren aus der Fakultät für Biotechnologie und Lebensmitteltechnik: Professor Yoav Livney, der die Aktivität des Technions in dem Projekt leitete, Professor Yechezkel Kashi, Assistenzprofessor Avi Shpigelman und Associate Professor Uri Lesmes. “Die beiden Technion-Teams haben erstaunliche Arbeit geleistet und trotz der Einschränkungen durch COVID-19 originelle und effektive Lösungen entwickelt. Darüber hinaus haben sie den Unternehmen die Realisierbarkeit ihrer Ideen präsentiert und das ihnen innewohnende Geschäftspotenzial aufgezeigt“, so die Mentoren. Die vier Mitglieder des Siegerteams sind: Itzik Engelberg, Alon Romano, Leechen Mashiah und Rachel Bitton.

Das böse Bakterium

Der Übeltäter ist ACB, oder Alicyclobacillus acidoterrestris. Dieses Bakterium, das sowohl im Boden, in dem Obstbäume wachsen, als auch in allen Teilen des Baumes selbst vorkommt, ist zwar für den Menschen unschädlich, gibt aber eine natürliche Substanz namens Guajakol in den Saft ab. Es verdirbt den Geschmack und Geruch des Saftes.

Dies tritt bei einer Vielzahl von Säften auf, darunter Orangen-, Mango-, Birnen-, Trauben- und Tomatensäfte, und führt zum Verlust großer Mengen an Saft sowie zu massiven finanziellen Verlusten.

Im Laufe der Evolution hat das Bakterium eine hohe Resistenz gegenüber lebensfeindlichen Umweltbedingungen entwickelt, so dass es auch die Prozesse der Saftproduktion – Reinigung, Extraktion, Pasteurisierung und Abfüllung – überleben kann.

Labor Evolution und das gute Virus

In der Regel werden durch die Pasteurisation gesundheitsschädliche oder die Saftqualität beeinträchtigende Bakterien effizient abgetötet. Bei ACB ist dies jedoch nicht der Fall, da der Saft nicht auf höhere Pasteurisierungstemperaturen oder über einen längeren Zeitraum erhitzt werden kann, ohne seine Qualität und Nährwerte zu beeinträchtigen. PepsiCo hat nach einer kreativen Lösung gesucht, um dieses schädliche Phänomen zu verhindern.

Da das Problem seinen Ursprung in der Natur hat – ein Bakterium, das im Boden lebt – haben wir nach einer natürlichen Lösung gesucht“, erklären die Doktoranden und Teammitglieder Alon Romano und Itzik Engelberg. “Schließlich ist die Natur ein ‘Labor’, das seit Milliarden von Jahren seine Lösungen perfektioniert, und unsere Annahme war, dass Lösungen, die sich im evolutionären Prozess entwickelt haben, uns auch als Lösung für den Umgang mit dem Problem von ACB in der Lebensmittelindustrie dienen könnten.

Nach langem Suchen und zahlreichen Analysen fiel die Wahl auf einen Bakteriophagen, ein Virus, das Bakterien auf natürliche Weise und auf eine ganz bestimmte Art und Weise infiziert. Bakteriophagen kommen in der Natur reichlich vor.

Koschere Lösung

Mit intensiver Forschung gelang es der Gruppe, einen Bakteriophagen zu isolieren und zu identifizieren, der die schädlichen Bakterien vernichtet. Es bedarf nur einer geringen Dosis, um die Bakterien effizient zu eliminieren, und weil er dies selektiv tut, ist er sicher in der Anwendung und hat keine schädlichen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit.

Die Tatsache, dass es sich um eine natürliche, kostengünstige Lösung handelt, die keine Gentechnik erfordert, dürfte die Anwendung der Technologie in Säften beschleunigen und den Bedarf an Konservierungsmitteln verringern. Außerdem habe die Zugabe des Virus zum Saft keinen Einfluss auf die jüdischen Speisegesetze, der Kaschrut, so das Technion.

English Summary

Research&Food: Technion students (Israel) use viruses to prevent fruit juices from spoiling. This brings them first place in the EU-European EIT Food Competition. And the solution is also kosher. The challenge was set by PepsiCo. The Technion team’s solution does not use genetic engineering and is a cost-effective approach.

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Quelle/Sender (ausgewählt, adaptiert/endübersetzt und gekürzt von Glocalist): Technion