Krankheitserreger in Insektenfarmen aufspüren
Fraunhofer-Forschende haben eine Methode entwickelt, mit deren Hilfe die Zucht von Insekten und die daraus hergestellten Produkte sicherer werden.
Insekten sind reich an Proteinen. Mit einem durchschnittlichen Proteingehalt zwischen 35 % und 77 % sind Fliegen, Grillen oder Mehlwürmer eine nachhaltige Alternative zu Proteinen aus Fleisch oder Fisch. Lange Zeit durften Insekten in der EU nur als Tiernahrung genutzt werden. Mittlerweile sind vier Insektenarten auch für Lebensmittel zugelassen, darunter Mehlwürmer. Die Aufzucht der proteinhaltigen Tierchen in Insektenfarmen ist im Vergleich zur Rinderhaltung um ein Vielfaches nachhaltiger, da weniger Wasser und Fläche benötigt werden. Doch auch Insekten sind vor Krankheitserregern nicht gefeit.
Erreger in Mehlwurm-Zucht detektiert
Forschende von den Fraunhofer-Instituten für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB sowie für Molekularbiologie und Angewandte Ökologie IME haben einen Weg gefunden, Erreger in Insektenfarmen frühzeitig aufzuspüren und damit die industrielle Produktion sicherer zu machen. Im Rahmen des Leitprojektes „FutureProteins“ wurde ein System entwickelt, das eine Vielzahl von Krankheitserregern parallel, schnell und zuverlässig erkennt. Die Methode wurde an Mehlwürmern getestet.
Wenn Insekten befallen sind, ist es bisher nicht möglich, schnell und kosteneffizient zu handeln. Hier setzt die Arbeit der Forschenden an. „Von der Probenentnahme bis zur Analyse im Labor vergehen mehrere Stunden – die Befundung benötigt bis zu zwei Tage. Eine Zeitspanne, die den Ausfall einer gesamten Anlage zur Folge haben kann“, erläutert Projektleiter Jens Wetschky, Experte für Virus-basierte Technologien am Fraunhofer IGB.
Video: Fliegende Proteinquellen – Auf der Insektenfarm
PCR-Technologie und DNA-Extraktion kombiniert
Das Problem: Die Bandbreite der Erreger, die Insekten befallen, ist groß. Sie aufzuspüren, war bisher eine Herausforderung. Hinzukommt: Die Erreger treten in jedem Stadium auf und können daher sowohl für die Insektenzucht als auch für die mit den Insektenproteinen gefütterten Tiere gefährlich werden. Im Projekt wurde den Mehlwürmern daher eine Vielzahl verschiedener Bakterien, Pilze und Parasiten hinzugefügt.
Beim Aufspüren der Erreger wählte das Team einen Multiplex-Ansatz: Es orientierte sich an den Corona-Tests und kombinierte das molekularbiologische Verfahren „mit der DNA-Mikroarray-Technologie“. Den Forschenden zufolge überzeugt die Methode nicht nur im Labormaßstab, sondern „wurde auch in der Anwendungsumgebung bereits erfolgreich etabliert und validiert“.
Erreger markiert und identifiziert
Wie das Team berichtet, lassen sich die im Projekt entwickelten Geräte problemlos in der Insektenzucht einsetzen. Ein spezielles Fachwissen ist nicht erforderlich. Konkret werden die zur Probe genommenen Insekten in der DNA-Extraktion aufgeschlossen und einer PCR-Reaktion zugeführt. Den Forschenden zufolge werden hierbei die „DNA-Sequenzen vervielfältigt, zugleich fluoreszenz-markiert und über eine Sonde auf einem Mikroarray gebunden“. Der Array wiederum „liest dann die einzelnen Abschnitte optisch aus und macht vorhandene Erreger durch die Markierung kenntlich“.
„Unser Ziel ist, das aktuelle Format so weiterzuentwickeln, dass es komplett automatisierbar ist. Das ist vor allem für Kunden mit großen Anlagen attraktiv“, sagt IGB-Experte Christoph Binder.
bb
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