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Nachwuchsgruppe 'Warenkettenmodelle'

Projekt

Ernährung und Verbraucherschutz

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Ernährung und Verbraucherschutz


Förderkennzeichen: BfR-BIOS-08-1323-104
Laufzeit: 01.07.2017 - 30.06.2020
Forschungszweck: Bestandsaufnahme & Abschätzung

Die Nachwuchsgruppe soll einen Schwerpunkt auf die Modellierung von Herstellungs- und Transferprozessen legen und damit Themen aus verschiedenen Abteilungen des BfR bearbeiten. In den letzten Jahren wurden verschiedene mathematische Modelle und Softwaretools im Bereich der Warenkettenanalyse entwickelt, die bereits heute in einigen Bereichen einen Beitrag zur effizienten und transparenten Bewertung mikrobieller und toxikologischer Risiken leisten. Neben Neu- und Weiterentwicklungen der Tools ist es von entscheidender Bedeutung, dass neue, an spezifische Produktgruppen und die aktuellen globalen Warenströme und Produktionsprozesse angepasste Modelle generiert und validiert werden. Es soll aufbauend auf der Software FSK-Lab eine Modell-Wissensbank zu Lebensmittelherstellungsprozessen generiert werden, die Prozessparameter detailliert erfasst - inklusive relevanter Parameter wie Temperatur, pH, Druck, etc. Des Weiteren wird unter Nutzung von PMM-Lab die BfR Modelldatenbank für prädiktive mikrobielle Modelle so erweitert, dass sowohl die Ausbreitung von Erregern als auch das Auftreten bestimmter Prozesskontaminanten in Warenströmen unter Berücksichtigung produktspezifischer Herstellungsprozesse (z.B. Erhitzung) simuliert und quantifiziert werden können. Hierfür werden Erweiterungen zu den entwickelten Tools entwickelt, so dass sich dynamisch ändernde äußere Bedingungen sowie Unsicherheiten und biologische Varianzen mit erfasst werden können. Dazu sind folgende Teilaufgaben im Rahmen der Nachwuchsgruppe umzusetzen: • Herstellungsprozesse verschiedener ausgewählter Produkte sollen detailliert modelltechnisch beschrieben und in einem vorgegebenen Format strukturiert abgespeichert werden • in Zusammenarbeit mit Fachgruppe 41 (Bandick) sollen Experimente durchgeführt werden, die es ermöglichen prädiktive Modelle zu entwickeln oder zu validieren • die entwickelten und in FSK-Lab angewendeten Modelle sollen anhand von eigenen experimentellen Herstellungsprozessen verifiziert werden In einem weiteren Schritt sollen diese neuen Analysemöglichkeiten mit Tools wie Food-Chain-Lab (Warenkettenrekonstruktion und -analyse) bzw. STEM (epidemiologische Verbreitung innerhalb der Warenketten) integriert werden. Das häufigste Einsatzgebiet dieser Tools sind große (internationale) Krankheitsausbrüche, die Rückverfolgung innerhalb von Warenketten bzw. die Simulation der räumlichen und zeitlichen Ausbreitung von Kontaminanten (inkl. Epidemien). Durch die Integration der Herstellungsprozessmodellierungen wird zukünftig die Abschätzung der Exposition von Verbrauchern unter Verwendung aktueller Warenkettendaten qualitativ und quantitativ verbessert. Diese Anwendungsoptionen sind dabei sowohl für den Lebensmittel- als auch Futtermittelsektor möglich und relevant. Mit dem zweiten Promotionsthema (Abt. 8) sollen quantitative Vorhersagen bezüglich des Transfers von unerwünschten Stoffen verbessert werden, die entlang globaler Warenketten in die Nahrungskette geraten können. Dazu müssen derzeit noch entsprechende Tierexperimente zur Kalibrierung durchgeführt werden. Die Möglichkeiten der Schätzung von Transfer-Parametern basierend auf Ergebnissen von in vitro-Untersuchungen sollen erprobt werden (Bf3R). Die Nachwuchsgruppe wird daher auch einen weiteren Schritt machen auf dem Weg der Substitution von Tierversuchen durch die Entwicklung und Etablierung neuer/geeigneter in vitro-Methoden. Mit Hilfe toxikokinetischer Modelle auf Basis von in vitro-Parametern und in vivo-Untersuchungen können Parameter geschätzt werden, welche für die Bewertung gesundheitlicher Risiken in Zeiten globaler Warenketten von entscheidender Bedeutung sind, weil sie allein aus Tierversuchen meist nicht zu generieren sind (z.B. Gehalte von Kontaminanten in spezifischen Geweben, Zellkompartimenten und/oder physiologischen Flüssigkeiten). Toxikokinetische Modelle bilden Nutztiere als wichtige Glieder der Lebens- und Futtermittel-Warenketten ab. Folgende Teilaufgaben sind umzusetzen: • Toxikokinetische Modellierung des Transfers von unerwünschten Stoffen aus globalen (Futtermittel-) Warenketten beim Nutztier • Modellierung des Transfers auf Basis von am BfR generierten Datensätze aus tierexperimentellen Untersuchungen • Programmierung von benutzerfreundlichen Tools/Apps zur Simulation von Toxikokinetik-Szenarien bei lebensmittelliefernden Tieren • Etablierung und Support von Tools/Apps zur Unterstützung der Entscheidungsfindung von Risikomanagern im Falle von Kontaminationsereignissen im Kontext globaler Warenketten.

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