< Terug naar vorige pagina

Project

Multischaalmodellering van microbiële kolonies.

PROBLEEMSTELLING EN DOELSTELLING. De voedingsnijverheid heeft nood aan een doorgedreven controle van de voedselkwaliteit en -veiligheid om te voldoen aan de eisen van consument en overheid. Om die reden ontwikkelt de predictieve microbiologie mathematische modellen voor de voorspelling van microbiële groei en inactivering. Traditioneel gaan deze modellen uit van een macroscopische benadering, waarbij de globale eigenschappen van de microbiële populatie beschouwd worden in een homogene vloeibare omgeving. 
 
In praktijk bestaan er echter vele voedingswaren met een vaste, gestructureerde textuur (e.g., vleeswaren en kaasproducten) waarvoor de assumptie van homogeniteit niet geldt. Een typisch fenomeen is het ontstaan van microbiële kolonies, waarbij rekening gehouden wordt met interacties tussen de verschillende cellen en diffusiebeperkingen voor de aanvoer van substraten en de afvoer van metabolieten. Omwille van de beperkingen ontstaat een verminderde groei en na verloop van tijd een zone van dode cellen centraal binnenin de kolonie. In het voorgestelde project is het de bedoeling om via een modelleeraanpak op meerdere schalen (individuele microbiële cel, afzonderlijke kolonie en globale populatie) de traditionele macroscopische modellen aan te passen zodat deze specifieke aspecten in rekening gebracht worden.
 
TOEGEPASTE METHODIEK EN TECHNOLOGIE. In dit onderzoeksproject wordt een bottom-up benadering gebruikt waarbij gestart wordt vanop het individuele cellulaire niveau. Op basis van een Individual-based Model (IbM) wordt het individuele gedrag van de micro-organismen en hun interacties met elkaar en de omgeving gemodelleerd tijdens het uitgroeien tot één kolonie. Hiervoor wordt de object-georiënteerde MICRODIMS software die ontwikkeld is in de onderzoeksgroep BioTeC eerst verder uitgebreid met diffusiebeperkingen en bewegingsmechanismen. Beschikbare metingen van individuele kolonies (e.g., koloniegrootte) laten toe om de simulator daarna te valideren.  

ONDERZOEKSGROEP. De afdeling Chemical and Biochemical Process Technology and Control of BioTeC (http://cit.kuleuven.be/biotec) houdt zich bezig met de modellering, optimalisatie, controle en regeling van (bio)chemische processen in voedingsmiddelen, bioreactoren en afvalwaterbehandeling. Het project ligt eveneens in de lijn van de Flemish Cluster Predictive Microbiology in Foods of CPMF² (http://www.cpmf2.be), een initiatief dat ontstaan is uit een jarenlange succesvolle samenwerking tussen BioTeC en het Laboratorium voor Levensmiddelenmicrobiologie en -conservering LFMFP van de universiteit Gent (http://www.foodscience.ugent.be/nl/LFMFP). De directe link van dit onderzoek met CPMF² garandeert de relevantie van het onderzoek voor industrie en overheid.

Datum:6 sep 2011  →  7 apr 2016
Trefwoorden:MICRODIMS, Individual-based Modelling, Structured food media, Microbial colony growth, Predictive microbiology
Disciplines:Levensmiddelenwetenschappen en (bio)technologie, Computer hardware, Computertheorie, Scientific computing, Andere computer ingenieurswetenschappen, informatietechnologie en mathematische ingenieurswetenschappen, Katalytische reactietechnieken, Chemisch productontwerp en formulering, Algemene chemische en biochemische ingenieurswetenschappen, Process engineering, Scheidings- en membraantechnologie, Transportfenomenen, Andere (bio)chemische ingenieurswetenschappen
Project type:PhD project