dsm-firmenich und APC Microbiome Ireland entdecken neue bakterielle Abwehrsysteme für eine verbesserte Phagenkontrolle bei der Milchfermentation

Presseveröffentlichungen

Drucken

Kaiseraugst (Schweiz), Heerlen (Niederlande), 8. Oktober 2025

DSM-firmenich, ein führender Innovator in den Bereichen Ernährung, Gesundheit und Schönheit, gibt heute einen Durchbruch bei Milchkulturen bekannt, der die Fermentationsleistung in der gesamten Lebensmittelindustrie verändern soll. In Zusammenarbeit mit APC Microbiome Ireland, einem weltweit führenden irischen Forschungszentrum am University College Cork, und dem französischen Nationalen Forschungsinstitut für Landwirtschaft, Ernährung und Umwelt (INRAE) hat DSM-firmenich herausgefunden, wie Bakterien in der Milchfermentation Abwehrsysteme gegen Bakteriophagen einsetzen und aktivieren. Diese bakteriellen Viren, die auch als Phagen bezeichnet werden, können die Herstellung von Käse, Joghurt und anderen fermentierten Milchprodukten beeinträchtigen und erfordern daher ein strenges und kostspieliges Management. Die in den Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlichten Ergebnisse eröffnen neue Möglichkeiten für die Entwicklung widerstandsfähigerer, leistungsfähigerer Kulturen für die Lebensmittelproduktion in großem Maßstab.

Die Wissenschaft hinter der Widerstandsfähigkeit der Milchfermentation

Durch die Untersuchung von 13 neu entdeckten Antiphagensystemen in Lactococcus lactis - der primären Bakterienart, die in der Milchfermentation verwendet wird - haben die Forscher herausgefunden, wie diese Kulturen Phagen erkennen und auf sie reagieren und wie sich Phagen entwickeln, um diese Abwehr zu umgehen. Durch eine Genomanalyse von 66 Phagenmutanten, die die bakterielle Resistenz erfolgreich überwunden hatten, identifizierte das Team 15 virale Gene, die an diesem Umgehungsprozess beteiligt sind. Diese Einblicke in die verschiedenen Fluchtstrategien zeigen im molekularen Detail, wie Phagen die bakterielle Abwehr ausmanövrieren - und wie diese Anpassungen vorausgesehen und bekämpft werden können.

Zu den interessantesten Entdeckungen gehört die Charakterisierung eines neuartigen Abwehrsystems, das als Audmula bekannt ist. Dieser Mechanismus schützt die Bakterienkulturen, indem er die Zellwand des Wirts verändert, den Phagen darin einschließt und seine Ausbreitung während der Fermentation verhindert. Es ist das erste Mal, dass diese Wirkungsweise beobachtet wurde - eine bisher nicht dokumentierte Strategie, die den Schutz der Kulturen erheblich verbessern könnte.

Vom Durchbruch zum Nutzen: Neudefinition des Kulturschutzes in der Milchwirtschaft

Bakteriophagenausbrüche sind nach wie vor eine der kostspieligsten und störendsten Herausforderungen in der industriellen Milchproduktion, die zu einem Gärungsstillstand, Chargenverlusten und einer beeinträchtigten Produktqualität führen. Die aus dieser Forschung gewonnenen Erkenntnisse stellen einen wichtigen Fortschritt in Bezug auf das Verständnis dar, wie Kulturmischungen und Kulturrotationen entwickelt werden können, um einen optimalen Schutz gegen Phagenkontamination zu gewährleisten. dsm-firmenich wird diese neuen Erkenntnisse in seine Kulturentwicklungs-Toolbox einfließen lassen, um die Bereitstellung von maßgeschneiderten, phagenresistenten Kulturlösungen zu unterstützen.

"In den letzten zehn Jahren haben wir gelernt, dass die bakterielle antivirale Abwehr ein Arsenal bildet, das weitaus vielfältiger und komplexer ist, als wir es uns je vorgestellt haben", sagt . Prof. Douwe van Sinderen, Hauptautor der Studie. "Mit dieser Studie beginnen wir endlich zu verstehen, wie diese Abwehrmechanismen funktionieren - und wie es den Viren gelingt, sie zu umgehen. In praktischer Hinsicht ebnen diese Ergebnisse den Weg für die nächste Generation von Starterkulturen, die so konzipiert sind, dass sie den Herausforderungen durch Phagen bei der heutigen Milchfermentation standhalten.

Ein Modell für die Zusammenarbeit zwischen Industrie und Hochschulen

DSM-firmenich spielte eine entscheidende Rolle bei der Verbindung von akademischer Forschung und industrieller Anwendung. Durch die Bereitstellung eigener Lactococcus Stämme, umfassender genomischer Daten und Phagen, die aus der Umgebung lebender Milchviehbetriebe stammen, stellte das Unternehmen sicher, dass die Forschung auf realen Bedingungen beruhte. Diese Beiträge ermöglichten dem akademischen Team Entdeckungen und Schlussfolgerungen, die sowohl wissenschaftlich bahnbrechend als auch kommerziell relevant waren.

"Indem wir die komplexe Beziehung zwischen Kulturen und Phagen entschlüsseln, verwandeln wir modernste Wissenschaft in einen Wettbewerbsvorteil - und geben uns die Werkzeuge, um extrem robuste Kulturmischungen und Rotationsschemata zu entwerfen, die es den Produzenten ermöglichen, die Kontrolle über die Fermentation in den Bereichen Milchprodukte, pflanzliche Produkte, Probiotika und aufkommende Biotechnologien zu übernehmen", sagte Noël van Peij, Mitautor und leitender Wissenschaftler bei dsm-firmenich. "Das ist Wissenschaft, die dem Markt für Käse und fermentierte Milchprodukte einen Mehrwert bietet, wo es am wichtigsten ist.

Evandro Oliveira de Souza, Global Senior Vice-President des Geschäftsbereichs Käse bei DSM-Firmenich, fügte hinzu: "Diese Ergebnisse zeigen, wie gut es ist, unser internes wissenschaftliches Know-how mit Forschungspartnerschaften von Weltrang zu kombinieren, um echte Herausforderungen der Industrie zu lösen. Indem wir diese Erkenntnisse in die Entwicklung unserer Kulturen einfließen lassen, erweitern wir die einzigartige Tiefe und Breite unseres Molkereiportfolios und stärken unsere Fähigkeit, Milchproduzenten auf der ganzen Welt eine widerstandsfähigere und zuverlässigere Fermentationsleistung zu bieten.

Mit mehr als 50 Jahren Erfahrung in der Milchwirtschaft ist DSM-firmenich weiterhin führend in den Bereichen Starterkulturen, bioprotektive und probiotische Kulturen, Enzyme, Hydrokolloide, Ernährungslösungen und Qualitätssicherung und hilft den Herstellern, weltweit sichere und wohlschmeckende Milchprodukte von gleichbleibender Qualität zu liefern.

"Die große Phagenflucht: Activating and escaping lactococcal antiphage systems" ist in PNAS veröffentlicht und hier verfügbar.