Onderzoek Abbas Alloul

Abstract

Purper niet-zwavelhoudende bacteriën (PNSB) zijn aantrekkelijk voor de biotechnologische productie van waterstof, bioplastic of microbieel eiwit, en voor afvalwaterzuivering met grondstoffenherwinning. Wanneer PNSB fotoorganoheterotroof gekweekt worden, is de koolstofbron typisch meer gereduceerd dan hun biomassa. Dit leidt tot een redoxonevenwicht. Om het teveel aan elektronen te balanceren, kunnen PNSB verschillende redoxstrategieën toepassen, zoals CO2 fixatie of H2 productie. Echter, fundamentele inzichten in de mechanismen die ze gebruiken om zich aan te passen aan al deze koolstofbronnen zijn tot op heden onbekend. Redoxome wil dit veranderen met antwoorden op de volgende onderzoeksvragen: i) hoe passen PNSB zich aan koolstofbronnen en mengsels met een verschillende reductiegraad, en ii) hoe beïnvloeden de aanpassingsmechanismen hun competitiviteit wanneer meerdere PNSB concurreren voor dezelfde bron(nen)? Als eersten zullen wij de rol van genduplicatie, genoomplasticiteit en metabolische heterogeniteit in deze bacteriële culturen onderzoeken. De complementaire expertises van UAntwerpen en UMONS, worden gecombineerd om de adaptieve mechanismen van pure culturen en bacteriële consortia te ontcijferen op metabolisch, genetisch, functioneel en ecologisch niveau. De fundamentele kennis die in Redoxome wordt gegenereerd, zal het toegepast onderzoek gebasseerd op PNSB versnellen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vlaeminck Siegfried
• Co-promotor: Alloul Abbas

Onderzoeksgroep(en)

• Biogebaseerde duurzaamheidsengineering (SUSTAIN)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Microbieel eiwit is een alternatieve en duurzame eiwitbron voor diervoeders en humane voeding. Eerder onderzoek heeft het potentieel aangetoond minder duurzame, conventionele eiwitbronnen te vervangen in voeders voor aquacultuur en in humane diëten. Dit project gaat in op technologische en niet-technologische uitdagingen om nieuwe microbiële eiwitprocessen en -producten te ontwikkelen en te implementeren die zowel technisch en maatschappelijk rendabel zijn. Voor de productie van purperbacteriën en aerobe heterotrofen worden innovatieve secundaire en hernieuwbare grondstoffen bekeken. Om de nutritionele en functionele kwaliteit van de biomassa te optimaliseren, zullen microbiële controle-instrumenten en innovaties op het gebied van 'downstream processing' worden ontwikkeld en geautomatiseerd. Om het keuzeproces voor implementatie van nieuwe eiwitproducten en -technologieën te ondersteunen, zullen milieueffecten en sociale acceptatiefactoren worden bepaald. De milieu-impact van producten en processen zal worden geëvalueerd met behulp van levenscyclusanalyse. Dit laat toe om te evalueren of de microbiële producten superieur zijn aan conventionele eiwitbronnen. Sociaal wetenschappelijk onderzoek, zoals interviews en enquêtes, zal worden uitgevoerd om acceptatiefactoren van producten en technologieën te achterhalen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vlaeminck Siegfried
• Co-promotor: Alloul Abbas
• Co-promotor: Spiller Marc
• Co-promotor: Vandermoere Frederic

Onderzoeksgroep(en)

• Biogebaseerde duurzaamheidsengineering (SUSTAIN)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Siervissen zijn de derde en vijfde meest voorkomende groep huisdieren in respectievelijk de Verenigde Staten en de Europese Unie, en guppy is één van de meest populaire tropische zoetwatervissen. Deze markt en hieraan gelinkte milieuaspecten blijven groeien, wat visvoerleveranciers stimuleert om nieuwe ecologische ingrediënten te gebruiken die gezondheid, fitheid en kleur verbeteren. Microalgenbiomassa, astaxanthine en verschillende probiotica zoals Pediococcus acidilactici zijn al verkrijgbaar in commerciële voerformuleringen voor aquarianen. Een veelbelovend nieuw duurzaam ingrediënt is microbiële biomassa op basis van purper niet-zwavelbacteriën (PNSB). Eerder onderzoek heeft het gebruik ervan aangetoond als probioticum en eiwitvervanger voor garnalen en andere aquacultuurtoepassingen. Octrooien en wetenschappelijke literatuur over de implementatie van PNSB-biomassa in siervissenvoer zijn beperkt, met uitzondering van het onderzoek uitgevoerd door de Universiteit Antwerpen. PurpleGuppy wil de toegevoegde waarde van PNSB-biomassa in siervisvoer verder aantonen en valoriseren. Voedertesten met guppy's hebben als doel de voordelen van PNSB als voeringrediënt op vlak van gezondheid en esthetiek te bekrachtigen, wat zal resulteren in voerformuleringsprotocollen met een aantrekkelijke baten-kostenverhouding.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Boeck Gudrun
• Co-promotor: Alloul Abbas
• Co-promotor: Vlaeminck Siegfried

Onderzoeksgroep(en)

• Ecosphere

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Een transformatie van het landbouw gebaseerde voedselsysteem is dringend nodig om de snelgroeiende wereldbevolking duurzaam te voeden. Microbiële biomassaproductie voor humane voeding, i.e. microbiële eiwitten, biedt een oplossing, met name wanneer het geproduceerd wordt op hernieuwbare H2 en CO2-afgeleide verbindingen (e.g. CH4, CH3OH, HCOOH). Purper niet-zwavelbacteriën (PNSB) zijn qua voedingswaarde aantrekkelijk voor fotoheterotrofe eiwitproductie. Hoewel ze metabolisch veelzijdig zijn, blijft de groei en voedingskwaliteit van PNSB gekweekt voor aërobe of fototrofe waterstof- of methylotrofie grotendeels onontgonnen. Het doel van PurpleSky is om het gebruik van H2 en C1-verbindingen voor PNSB te verhelderen en te sturen naar hoogwaardige voedzame biomassa. Het project zal pionieren in het isoleren van nieuwe PNSB-specialisten voor H2 en C1-verbindingen. Bekende en nieuwe stammen zullen in-silico worden getest om de voedingskwaliteit gerichte af te stemming doormiddel van genoomschaal metabole modellen en fluxbalansanalyses. Deze benadering zal het mogelijk maken om efficiënt de beste parameter- en stamcombinaties te selecteren. Ten slotte zullen bioreactor 'proofs of concept' voor aërobe en fototrofe groei worden opgesteld om te onderzoeken hoe de voedingsstrategie en fotoperiode de voedingskwaliteit bepalen. De mechanisme-gestuurde benadering van PurpleSky voor microbiële eiwitproductie is nieuw en een essentiële stap voorwaarts voor land- en fossielvrije PNSB-productie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vlaeminck Siegfried
• Mandaathouder: Alloul Abbas

Onderzoeksgroep(en)

• Biogebaseerde duurzaamheidsengineering (SUSTAIN)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De toenemende wereldbevolking en levensstandaard vereisen een eiwittransitie voor een meer duurzaam voedingssysteem. Een oplossing hiertoe ligt bij microbieel eiwit, i.e. het gebruik van microbiële biomassa als alternatieve eiwitbron voor menselijke voeding. Dit is in het bijzonder duurzaam als gebaseerd op hernieuwbare elektron- en koolstofbronnen die geen landbouwgrond noch fossiele brandstoffen vereisen. Dit wordt mogelijk gemaakt door de bewegingen naar groene elektrificatie en koolstofcaptatie die nieuwe routes leveren voor H2, CO2 en van CO2 afgeleide componenten (e.g. methanol, mierenzuur, azijnzuur). Kernuitdagingen liggen bij het produceren van microbiële biomassa op deze componenten dat voedzaam en praktisch bruikbaar is. In het project Air2Protein zal een doelgerichte benadering gebruikt worden om de beste strains, metabolismes en kweekcondities te selecteren vertrekkende van H2, CO2 en/of CO2-derivaten. Daarbij is niet enkel het eiwitgehalte van belang, maar ook essentiële aminozuren en vetzuren, en vitamines. Daarenboven zullen nieuwe benaderingen verkend worden voor stabilisatie en andere downstream processing. Air2Protein sluit aan bij de duurzame H2- en CO2- gebaseerde economie, en wil bijdragen tot nieuwe voedzame en bruikbare eiwitingrediënten voor de voedingsindustrie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vlaeminck Siegfried
• Co-promotor: Alloul Abbas
• Co-promotor: Spiller Marc

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Garnaalproductie is een van de vitale sectoren in Azië belangrijk voor sociaal en economisch welzijn. Ongeveer 49% van de productie is bestemd voor de lokale voedselconsumptie. Daarenboven is dit segment in de visindustrie cruciaal op economisch vlak daar de exportwaarde voor Azië 13 miljard dollar beslaat. In 2010 werd deze sector opgeschrokken door een uitbraak van het 'early mortality syndrome' (EMS) of technisch ook bekend als 'acute hepatopancreatic necrosis disease' (AHPND). Het beïnvloedt post-larvale garnalen binnen 20-30 dagen en veroorzaakt een mortaliteit tot wel 100%. De sociale en economische effecten van EMS/AHPND waren (en zijn nog steeds) schrijnend: verliezen van 1 miljard dollar voor de hele Aziatische garnaalsector, totale exportdaling van 13% (tussen 2012-2013) en verlies van de dominante positie van Thailand in de garnaalindustrie. Uit onderzoek blijft dat Vibrio parahaemolyticus behorend tot de Harveyi aan de oorzaak ligt van EMS/AHPND. Momenteel is er een nood aan een duurzame strategie om nieuwe EMS/AHPND-uitbraken te voorkomen. Tot op heden is totale desinfectie van de garnaalkweekvijvers de belangrijkste controlestrategie. Het is aangetoond dat deze aanpak feitelijk bijdraagt aan de epidemische verspreiding van EMS/AHPND in plaats van deze te beheersen. Dit wordt toegeschreven aan het feit dat totale desinfectie resulteert in een verstoring van het ecosysteem. Hierbij is er een toename van voedingsstoffen en dit stimuleert snelgroeiende micro-organismen die opnieuw de kweekvijver koloniseren (zoals Vibrio spp.). Beheerstrategieën op basis van microbiële technieken kunnen een duurzaam alternatief vormen voor totale desinfectie. Garnalen worden gekweekt in vijvers samen met een microbiële gemeenschap. Deze stabiele gemeenschap voorkomt de groei van pathogene soorten. Het is al bewezen dat dergelijke natuurlijke systemen de Vibrio-waarden en mortaliteit verlagen. In dit project kijken we naar purperbacteriën als een manier om EMS te voorkomen. Deze bacteriën kunnen gemakkelijk op zijstromen van aquacultuurteelttanks groeien en kunnen tevens als voedselingrediënt gebruikt worden.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Alloul Abbas

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Vlaanderen is een hotspot van nutriënten (stikstof en fosfor). Dit is het gevolg van intensieve voedselproductie en grote nutriëntenverliezen langs deze conversieketen van meststof tot voedsel. Een duurzaam en aantrekkelijk scenario om nutriëntenverliezen op te vangen, is hun omzetting in microbieel eiwit (single cell protein). Purperbacteriën zijn een interessante, maar dusver weinig verkende bron van microbiële productie en consumptie. Het potentieel van purperbacteriën is te verklaren door hun metabolisme als fotoheterotrofen. Ten eerste hebben ze een bijna perfecte efficiëntie om organische koolstof te immobiliseren in vergelijking met andere heterotrofen, wat de koolstofbehoefte aanzienlijk vermindert. Ten tweede beschikken purperbacteriën over een hoge groeisnelheid ten opzichte van andere fototrofe organismen, wat aanleiding geeft tot een compact productiesysteem. Ten derde hebben ze de mogelijkheid om te groeien op infrarood licht. Dit zorgt voor een bijkomend selectiemiddel tijdens de cultivatie. Dit project heeft als doel om inzicht te krijgen in de biotechnologische productie van purperbacteriën in open gemeenschappen op gefermenteerd afvalwater afkomstig van de aardappelverwerkende industrie. Het onderzoek is erop gericht om aan te tonen dat biomassa aangerijkt in purperbacteriën een excellent voederingrediënt kan zijn voor aquacultuur.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vlaeminck Siegfried
• Mandaathouder: Alloul Abbas

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject