630 Landwirtschaft und verwandte Bereiche
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Microbial contamination of fruits and vegetables can lead to high economic losses as well as to foodborne diseases. Washing procedures, which are commonly applied, only reduce the microbial load by 0.5 to 2 log units. Conventional thermal inactivation processes cannot be applied to fresh fruit and vegetables because these products are physiologically active food systems and temperatures above 45 °C can result in unwanted deterioration. Since heat sensitivity of fruits and vegetables limits the application of thermal inactivation processes, new emerging inactivation technologies have to be established to fulfil the requirements of food safety without affecting the produce quality. On one hand an early detection of produce contamination is essential to enable a contamination-related process design and on the other hand the efficiency of inactivation treatments has to be ensured and monitored. Monitoring of inactivation effects is commonly performed using traditional cultivation methods which have the disadvantage of the length of time needed to obtain results. In this study, the potential of flow cytometry in short-time monitoring of inactivation effects (thermal treatment, treatment with peracetic acid, ozone, and atmospheric pressure plasma) was investigated. For this purpose morphological and physiological properties of bacteria (size, granularity, membrane integrity (thiazole orange & propidium iodide), esterase activity (carboxyfluorescein diacetate), pump activity (carboxyfluorescein efflux), and membrane potential (3,3'-diethyloxacarbocyanine iodide)) were determined by flow cytometry. In the initial step appropriate staining procedures had to be developed. Especially, Gram-negative bacteria restrict the dye uptake due to their cell membrane constitution. This limits the determination of esterase activity of Gram-negative bacteria. In this study, an adequate dye concentration (0.83 mmol l-1 carboxyfluorescein diacetate) and incubation time (45 min) at 37 °C were defined which enables a reliable determination of esterase activity of Gram-negative bacteria. This developed staining procedure was successfully applied to monitor inactivation treatments. It was shown that the test bacteria (E. coli, L. innocua, P. carotovorum) lose their culturability due to the applied inactivation treatments but physiological activities were still detectable using flow cytometry. The remaining physiological activities may still result in product spoilage and also may cause human diseases. For example, E. coli cells still showed esterase activity after 10 min of thermal treatment at 70 °C and also after 2 min treatment with 0.25 % PAA at 10 °C. Esterase activity of E. coli cells was also detected after 2 min plasma treatment with an operating power of 40 W. The degree of bacterial damage due to the inactivation processes is highly dependent on treatment parameters as well as on treated bacteria. This study clearly indicates the potential of flow cytometry to monitor the efficacy of inactivation processes within a short time. Additionally, important information regarding the inactivation mechanisms can be obtained by flow cytometric measurements and this enables the definition of critical process.
Der Erfolg einer präzisen Düngung der Grundnährstoffe (P, K, Mg, Kalk) hängt wesentlich von dem Aufwand ab, der für die Erzeugung genauer Ausbringekarten erforderlich ist. In diesem Projekt wurden Daten, die in einem großen landwirtschaftlichen Betrieb (3000 ha) verfügbar waren bzw. durch zusätzliche Untersuchungen gewonnen wurden, genutzt, um den Einfluss der Probenahmedichte und verschiedener Interpolationsmethoden auf die Genauigkeit der Ausbringekarten zu untersuchen. Eine Simulation der on-the-go Erfassung des pH-Wertes sowie der Grundnährstoffe zeigte, dass diese Technik in der Lage ist, die Mängel, die mit der traditionellen Probenahme verbunden sind, zu überwinden. Außerdem wurden die Wirtschaftlichkeit sowie die potentielle Über- und Unterdüngung verschiedener Varianten der teilflächenspezifischen Düngung kalkuliert. Das beste Ergebnis wurde für die kleinste untersuchte Teilfläche von 1 ha ermittelt.
Die Produktion von Biogas aus landwirtschaftlichen Primärprodukten oder Reststoffen stellt einen wesentlichen Beitrag zur Reduktion des Co2-Ausstoßes sowie zur Entwicklung einer nachhaltigen Landbewirtschaftung dar. Im Rahmen dieses Projektes soll daher die Artenzusammensetzung der methanogenen Mikroflora in ausgewählten Praxis-Biogasanlagen anhand ihrer 16S rDNA analysisert werden.
In dieser Studie wurde die Entwicklung methanogener Biofilme in meso- und thermophilen ein- und zweistufigen Biogasreaktoren bei der Vergärung von Maissilage untersucht. Ziel war neben der kultivierungsunabhängigen Charakterisierung von Struktur und Dynamik der mikrobiellen Lebensgemeinschaften und ihrer Stoffwechseleigenschaften insbesondere auch die Entwicklung von Strategien zur Ansiedlung solcher Biofilme.