18905 research outputs found
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Crypt4GH-JS: securely storing sensitive data online with client-side encryption
Full text linkMotivation and Results: Crypt4GH-JS is a browser-ready implementation of the Crypt4GH file encryption standard written in JavaScript. While having minimal to no impact on data upload and download throughput this library enables on-the-fly encryption of arbitrary data in web applications, regardless of whether on the client or server side. As development moves more and more toward cloud-native applications, this library represents a significant step forward for flexible data security in the context of opaque cloud storage systems.
Availability and implementation: Crypt4GH-JS can be installed via Node Package Manager (https://www.npmjs.com/package/crypt4gh_js) or through its public GitHub Repository (https://github.com/fathelen/crypt4ghJS), where the source code is available. Crypt4GH-JS can be tested in the browser using our demonstration website, which can be found at: https://fathelen.github.io/crypt4ghJS/.Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG); ROR-ID:018mejw6
Decoupling the Effects of Interface Chemical Degradation and Mechanical Cracking in Solid-State Batteries with Silicon Electrode
Full text linkSilicon is a promising negative electrode material for solid-state batteries (SSBs) due to its high specific capacity and ability to prevent lithium dendrite formation. However, SSBs with silicon electrodes currently suffer from poor cycling stability, despite chemical engineering efforts. This study investigates the cycling failure mechanism of composite Si/Li6PS5Cl electrodes by decoupling the effects of interface chemical degradation and mechanical cracking. Chlorine-rich Li5.5PS4.5Cl1.5 suppresses interface chemical degradation when paired with silicon, while small-grained Li6PS5Cl shows 4.3-fold increase of interface resistance due to large Si/Li6PS5Cl contact area for interface degradation. Despite this, small-grained Li6PS5Cl improves the microstructure homogeneity of the electrode composites, effectively alleviating the stress accumulation caused by the expansion/shrinkage of silicon particles. This minimizes bulk cracks in Li6PS5Cl during the lithiation processes and interface delamination during the delithiation processes. Mechanical cracking shows a dominant role in increasing interface resistance than interface chemical degradation. Therefore, electrodes with small-grained Li6PS5Cl show better cycling stability than those with Li5.5PS4.5Cl1.5. This work not only provides an approach to decouple the complex effects for cycling failure analysis but also provides a guideline for better use of silicon in negative electrodes of SSBs.Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG); ROR-ID:018mejw6
The EPPO/OLAF compendium of national procedures: Poland
Full text linkPoland does not participate in the EPPO mechanism, but cooperates with OLAF. Therefore, this Polish EPPO/OLAF volume, introduced by Dominika Czerniak, discusses the specific attitude of Polish legislation towards the PIF acquis sector, Title V of the TFEU, the importance of Art. 587 (European Investigation Order) of the Polish Code of Criminal Procedure and the newly inserted Art. 615a. It also contains an analysis and compilation of the EU and Polish legislation on EU fraud offenses. These relevant laws are dealt with in the first chapter of this volume. The Anti-Fraud Office (OLAF) and its national partners carry out investigative missions, which are the subject of the second part of the book
A geolocated dataset of German news articles
No full textThis data repository consists of a SQLite database with metadata of about 50 million German news articles extracted from the Common Crawl News Dataset. The dataset consists of an SQLite database and a Usearch vector database, which together provide comprehensive data storage and semantic search capabilities. The SQLite database contains structured information about articles and their associated geographic locations, while the vector database enables efficient semantic search through vector representations of the articles. The article titles, texts and excerpts associated with this data can be retrieved directly from Common Crawl and linked to this dataset using the provided IDs.
The code for creating this dataset, along with usage tutorials, can be found at: https://github.com/LukasKriesch/CommonCrawlNewsDataSetBundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF); ROR-ID:04pz7b18
Exploring wheat wild relatives as a source of traits for drought adaptation
No full textCrop domestication and subsequent breeding have significantly enhanced global food security. However, these processes have also created genetic bottlenecks, reducing crops' genetic diversity and making them more vulnerable to environmental stresses. Crop wild relatives offer a diverse range of valuable traits, including resistance to both biotic and abiotic stresses, which can play a crucial role in enhancing food security amidst future climate change. Wheat (Triticum aestivum L. and Triticum durum Desf.) is a crucial global staple crop, vital for food and energy supply, and thus plays a key role in food security. The Triticum gene pool of wheat includes diploid, tetraploid, and hexaploid forms. Wild wheats, which are exclusively diploid or tetraploid, serve as valuable genetic resources for wheat improvement due to their evolutionary relationships with domesticated wheat. Drought-induced wheat yield losses threaten global food security and are likely to increase with climate change. Drought stress impacts plant growth and development through morphological, physiological, and biochemical changes, ultimately reducing crop yield. To address the need for resilient crops in drought-prone regions, it is crucial to identify and develop varieties that exhibit drought tolerance traits. Although, wild wheat relatives harbor vast genetic diversity for drought tolerance traits, they have not been extensively explored. Therefore, the aim of this thesis was to explore and evaluate the drought-adaptive traits of wild Triticum taxa for use in breeding drought-tolerant wheat cultivars.
To evaluate drought tolerance traits in wild wheats and landraces, 110 genotypes from diverse Triticum taxa (60 wild wheats, 44 landraces and 6 modern cultivars) were evaluated at a drought-prone location with sandy loam soil at the research station of University of Giessen in Gross-Gerau during the 2021/22 winter wheat growing season. Twenty selected genotypes were further evaluated for physiological and morphological drought-adaptive traits in the same field during the 2022/23 season, and results were assessed across both years. Genotypes were selected based on their relative grain yield performance and associated physiological traits. Subsequently, a greenhouse experiment was conducted on 17 of these selected genotypes (11 wild wheats, 3 landraces, and 3 modern cultivars). This was followed by another greenhouse study focusing on 3 potential drought-tolerant genotypes from a neglected species, T. araraticum, and 2 modern bread wheat cultivars to evaluate in-depth physiological and biochemical traits that differ from modern bread wheat cultivars. These experiments were conducted under two different moisture conditions: irrigated and rainfed conditions in the field, and well-watered and drought conditions in the greenhouse experiments. In both field and greenhouse experiments, a genotype-dependent response to drought stress was observed. The Triticum gene pool showed wide variations in morphological, physiological and biochemical traits. Wild wheats such as T. dicoccoides, T. urartu and T. boeoticum exhibited isohydric stomatal regulations, while landraces and modern cultivars demonstrated anisohydric stomatal regulations. Drought stress significantly increased the accumulation of osmoprotectants, such as proline and total soluble sugars, and enhanced antioxidant activity. Additionally, T. araraticum exhibited distinct drought tolerance via glutathione (GSH) redox balance, marked by enhanced enzymatic activities like monodehydroascorbate reductase (MDHAR) and glutathione reductase (GR). In contrast, modern bread wheat cultivars showed enhanced ascorbate (AsA) redox in response to drought stress. Four drought-tolerant candidates have been selected from this study across four different taxa: three from wild and one from a landrace. These candidates can be used as pre-breeding sources for wheat improvement. Modern breeding techniques could be employed to incorporate drought-tolerant candidates into breeding program.Sonstige Drittmittelgeber/-inne
Investigation of Particle Dynamics in Complex Plasma with PK-4
No full textComplex plasmas are low temperature plasmas containing micrometer-sized charged particles that exhibit Coulomb interactions. When introduced into the plasma environment, these particles acquire a significant negative charge by collecting electrons and ions. This leads to the formation of coupled systems where collective effects such as crystallization, phase transitions, and wave propagation can be observed directly at the particle scale. The PK-4 experiment offers a unique platform for investigating these phenomena under well-controlled laboratory conditions. Experiments can be conducted both on the ground and in microgravity environments, such as during parabolic flight campaigns and aboard the International Space Station.
This thesis presents a detailed investigation of particle dynamics in complex plasmas using the PK-4 facility. The primary focus is placed on the behavior of dust acoustic waves, electrorheological effects, and the ion drag force. To address the challenges of detecting fastmoving and weakly illuminated particles to ensure a statistically significant data analysis, advanced image processing techniques and automated evaluation methods were developed. These include the use of high speed digital cameras and machine learning–enhanced tools for signal enhancement and trajectory reconstruction.
One of the key findings is the identification and reconstruction of tilted wavefronts in dust acoustic waves. These wavefronts exhibit deviations from ideal theoretical predictions due to the combined influence of the gravitational force and boundary effects. A spatial shift in the wave structure, leading to asymmetries in propagation, is shown to be induced by additional electric fields. Furthermore, the influence of electrorheological effects on wave propagation under microgravity conditions was confirmed through experimental observations and charge distribution modeling. For the first time, crystallization was observed in a particle system that remained in motion throughout the process. The formation of string-like particle arrangements was found to be linked to charge distributions shaped by electrorheological interactions. Finally, the ion drag force acting on individual microparticles was quantified using a data driven approach based on Bayesian optimization. This method allowed for the extraction of key plasma parameters and provided validation of analytical force models, yielding deeper insight into charge dynamics and particle ion interactions.
In conclusion, the integration of modern data science techniques with experimental plasma physics conducted under well-controlled conditions has led to significant improvements in measurement precision. This, in turn, has enhanced the understanding of fundamental plasma physical processes. The methods and results presented in this work contribute to a deeper insight into the behavior of complex plasmas and lay the groundwork for future investigations in both terrestrial and space based plasma environments. The published open-source methods provide a flexible framework for the implementation of additional models and can be used to analyze future experiments, enabling the generation of higher statistical significance.Sonstige Drittmittelgeber/-inne
Cronobacter spp. in Lebensmitteln: Vorkommen, Nachweis und Bedeutung für die Lebensmittelsicherheit unter besonderer Berücksichtigung von Säuglingsnahrung
No full textDie Identifizierung und Analyse von Lebensmittelsicherheitsrisiken sind zentrale Aspekte der Lebensmittelwissenschaften und des präventiven Verbraucherschutzes. Im Rahmen dieser Habilitationsschrift wurden Studien zu den weltweit bedeutenten lebensmittelassoziierten bakteriellen Infektionserregern Cronobacter spp. (ehemals Enterobacter sakazakii) im Lebensmittelbereich dargestellt. Diese opportunistischen Krankheitserreger haben in den letzten Jahrzehnten aufgrund ihrer direkten Assoziation mit lebensbedrohlichen Infektionen (Meningitis, Septikämie, nekrotisierende Enterokolitis), insbesondere bei Neugeborenen und Frühgeborenen, erhöhte Aufmerksamkeit erlangt. In den meisten Fällen wurde pulverförmige Säuglingsnahrung als Infektionsquelle identifiziert.
Die in dieser Arbeit zusammengestellten wissenschaftlichen Veröffentlichungen im ersten Themenkomplex befassen sich mit verschiedenen Aspekten des Vorkommens von Cronobacter spp. in Säuglingsnahrungsmitteln und Getreidebeikost für Kleinkinder sowie in Trockenteigwaren, um die Exposition des Verbrauchers abzuschätzen und zur Verbesserung der Lebensmittelsicherheit beizutragen.
In der ersten Studie (Studie 1) wurde die Kontaminationssituation von Säuglingsanfangsnahrung auf dem deutschen Markt mit Cronobacter spp. auf Speziesebene für die Jahre vor und um die Zeit, als die Verordnung (EG) Nr. 2073/2005 am 1. Januar 2006 in Kraft trat, retrospektiv untersucht. Eine Neubewertung der Cronobacter-Isolate (zuvor als E. sakazakii isoliert) bot eine Datenbasis für Langzeitbeobachtungen. Für Deutschland waren bis zur Veröffentlichung dieser Studie (Studie 1) keine Daten zur Verteilung der Spezies innerhalb der Gattung Cronobacter in Säuglingsanfangsnahrung verfügbar. Nach Inkrafttreten der europäischen Verordnung (EG) Nr. 2073/2005 für Cronobacter in Säuglingsanfangsnahrung war E. sakazakii im Jahr 2006 noch die zweithäufigste Enterobacteriaceae-Spezies in Säuglingsanfangsnahrung auf dem deutschen Markt. In der ersten Studie wurden alle untersuchten Isolate, die über viele Jahre hinweg aus Säuglingsnahrungsproben gewonnen wurden, entweder als C. sakazakii oder, in geringerem Maße, als C. malonaticus identifiziert. C. sakazakii war die vorherrschende Cronobacter-Spezies in pulverförmiger Säuglingsnahrung. Dies deutete stark darauf hin, dass die Kontaminationssituation von Säuglingsanfangsnahrung in Deutschland von C. sakazakii und gelegentlich von C. malonaticus dominiert wurde. Die Dominanz von C. sakazakii und C. malonaticus stimmte jedoch mit ähnlichen Studien aus anderen Ländern überein, die Cronobacter-Isolate aus Säuglingsanfangsnahrung und Produktionsumgebungen untersuchten. Eine weitere Schlussfolgerung war zudem, dass ein Vergleich von „neuen“ Isolaten mit den in dieser Studie beschriebenen dazu beitragen könnte, Trends und Entwicklungen bei der Kontamination von Säuglingsanfangsnahrung mit C. sakazakii und C. malonaticus zu identifizieren. Dies könnte wichtige Erkenntnisse für langfristige Strategien zur Minimierung solcher Kontaminationen in der Herstellung von Säuglingsanfangsnahrung liefern. Eine sich anschließende vergleichende Sequenzanalyse unterschiedlicher Cronobacter spp.-Stämme bildete die Grundlage, um erstmals zusammenhängende Fragen zum Nachweis sowie zur intra- und interspezifischen Variabilität des Genus Cronobacter beantworten zu können. Die Daten dieser Studie (Studie 1) zeigten eine vergleichsweise hohe Heterogenität der untersuchten Isolate, welche mittels hier etablierter Analyse (PFGE-, MLST-und 16S rRNA-Gen, rpoB-Gen, fusA-Gen) in den weiteren Studien auch diagnostisch genutzt werden konnte. Anhand der umfangreichen molekularbiologischen Untersuchungen konnten innerhalb des Genus zuverlässige Spezies-spezifische (Studie 5) und Genus-spezifische (Studie 6) Nachweisverfahren entwickelt werden, die in den im zweiten Themenkomplex angegebenen Studien dargestellt.
Die weitverbreitete Präsenz von Cronobacter spp. in verschiedenen Lebensmitteln, insbesondere in pulverförmigen Milchtrockenerzeugnissen und Umweltproben, sowie die Fähigkeit dieser Bakterien, unter trockenen Bedingungen zu überleben, verdeutlichen die dringende Notwendigkeit einer umfassenden Untersuchung der Kontamination von Getreidebeikost-Produkten für Säuglinge und Kleinkinder sowie trockenen Teigwaren. Bis zur Veröffentlichung der Studien lagen keine verlässlichen Daten zur Häufigkeit von Cronobacter spp. in solchen Produkten vor. Solche Untersuchungen sind besonders wichtig, um das Gesundheitsrisiko für empfindliche Bevölkerungsgruppen, wie Kinder und ältere Menschen, besser bewerten zu können. Diese Daten sind unerlässlich, um das potenzielle Risiko für Kinder und andere gefährdete Verbrauchergruppen fundiert einschätzen zu können.
Die zweite Studie (Studie 2) befasst sich mit der Lebensmittelsicherheit von Getreidebeikost für Säuglinge und Kleinkinder, insbesondere hinsichtlich mikrobiologischer Kriterien und Mykotoxinkontamination. In der Europäischen Union wird Getreidebeikost für Säuglinge und Kleinkinder gemäß der Richtlinie 2006/125/EG der Kommission reguliert, die jedoch keine mikrobiologischen Kriterien enthält. Während die mikrobiologischen Parameter Cronobacter spp., präsumtives B. cereus und Enterobacteriaceae in milchbasierte kommerzieller Säuglingsnahrung unter 6 Monaten durch die Verordnung (EG) Nr. 2073/2005 reguliert werden, gilt diese Verordnung nicht für Getreidebeikost. Diese Studie stellte die erste umfassende Untersuchung von Getreidebeikost-Produkten auf dem deutschen Markt dar, die sowohl mikrobiologische Qualität als auch Mykotoxinkontamination untersuchte. Obwohl pathogene, opportunistische oder Verderbsbakterien nicht direkt mit Mykotoxinen assoziiert sind, kann ein allgemeines Defizit bei der Aufrechterhaltung wirksamer Maßnahmen zur Sicherstellung der Lebensmittelsicherheit und -qualität in der Produktion von Getreidebeikost beide Aspekte negativ beeinflussen. Die mikrobiologischen Analysen der untersuchten Getreidebeikost-Produkten aus dem Einzelhandel zeigten, dass nur eine sehr geringe Anzahl von Proben Werte in einem oder mehreren Parametern aufwies, die signifikant über dem unauffälligen Datenset der analytischen Befunde lagen. Es konnte jedoch keine klare Assoziation zwischen spezifischen Getreidebeikost-Zutaten oder Kombinationen von Zutaten und dem Auftreten bestimmter Bakterien festgestellt werden, da die Mehrheit der Produkte aus mehreren Getreidearten bestand. Diese Produkte wiesen die bemerkenswertesten Funde auf, einschließlich Isolate von C. sakazakii, A. baumannii, P. brenneri und B. wiedmannii. Obwohl C. sakazakii nur in geringem Umfang isoliert wurde, stellt das Risiko durch niedrige Keimgehalte von Cronobacter spp. in Säuglingsnahrung für Frühgeborene und Neugeborene eine bedeutende Gefahr dar, welche durch die frische Zubereitung und den sofortigen Verzehr von Getreidebeikost minimiert werden kann.
In der dritten Studie (Studie 3) werden weitere lebensmittelhygienisch relevante Fragestellungen zur mikrobiologischen Beschaffenheit von Trockenteigwaren, insbesondere im Hinblick auf das Vorkommen von Cronobacter spp., untersucht. Die Studie 3 stützt die Hypothese, dass die Fähigkeit dieses Bakteriums, in getrockneten Teigwaren zu überleben, auf dessen Toleranz gegenüber Trockenheit und Hitze zurückzuführen sein könnte. Ein hoher Prozentsatz (38,6%) der Proben war qualitativ positiv für verschiedene Indikatorkeime für Hygiene und opportunistische Krankheitserreger innerhalb der Familie der Enterobacteriaceae wie Citrobacter freundii, Enterobacter cloacae, Pantoea agglomerans, Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli und Serratia spp. Cronobacter spp. konnten aus 10,6% der Proben aus Deutschland, Italien, Kasachstan und China isoliert werden. Neben der unzureichenden biochemischen Identifizierung wurde eine weitere Identifikation der Isolate mittels rpoB-Sequenzanalyse und MLST vorgenommen. Aufgrund des hohen Grades an Homologie zwischen diesen Cronobacter spp. war die rpoB-Sequenzanalyse nicht ausreichend, um zwischen diesen Spezies klar zu unterscheiden. Daher wurden die Isolate weiter mittels fusA-Allele- und MLST-Analyse untersucht. C. sakazakii war in dieser Studie die dominierende Spezies, was mit der ersten Studie zur Häufigkeit von Cronobacter-Isolaten aus pulverförmigen Säuglingsnahrungsprodukten übereinstimmt (Studie 1). Zwei Isolate waren allerdings C. turicensis und eines war C. muytjensii. Diese Befunde bedürfen jedoch weiterer Betrachtung. Das häufige Vorkommen von Cronobacter spp. in rohen getrockneten Teigwaren könnte eine zusätzliche Risikobewertung rechtfertigen, einschließlich gefährdeter Verbrauchergruppen außer Säuglingen. Derzeit gibt es keine Vorschriften für Cronobacter spp. in Lebensmitteln außer für Säuglingsanfangsnahrung, und es gibt keine veröffentlichten Belege für lebensmittelbedingte Erkrankungen durch Cronobacter spp. aus anderen Lebensmitteln. Andere Studien aus der Fachliteratur legten aber nahe, dass es möglicherweise andere klinisch relevante Quellen für Cronobacter-Infektionen bei älteren Erwachsenen geben kann und pflanzenbasierte Lebensmittel derzeit nicht ausgeschlossen werden können.
Neben der Betrachtung zum Vorkommen von Cronobacter spp. in Säuglingsnahrungsmitteln (Studie 1) und Getreidebeikost-Produkten für Säuglinge und Kleinkinder (Studie 2) in Deutschland wurde eine Untersuchung an Folgenahrung aus Indonesien auf Enterobacteriaceae inklusive Cronobacter spp. vorgenommen. Die abschließende Studie zu diesem Themenkomplex (Studie 4) untersuchte die Kontaminationssituation von Säuglingsnahrungsprodukten aus Südostasien, insbesondere im Hinblick auf das Vorkommen von Enterobacteriaceae-Spezies in den fertigen Folgenahrungsprodukten. Bei den Enterobacteriaceae handelt es sich nicht um klassische Krankheitserreger, sondern um Bakterien, die an opportunistischen Infektionen beteiligt sein können und über Lebensmittel übertragen werden. Die Untersuchungen bestätigten die hohe Nachweishäufigkeit von Enterobacteriaceae in den Produkten mehrerer lokaler Hersteller. Die Charakterisierung der Enterobacteriaceae-Isolate zeigte ein breites Spektrum, darunter E. sakazakii sowie weitere Enterobacteriaceae wie Pantoea spp., E. hermannii, E. cloacae, Klebsiella pneumoniae, Citrobacter spp., Serratia spp. und E. coli. Besonders bemerkenswert war die hohe Prävalenz von E. sakazakii, der in 13,5 % der untersuchten Proben nachgewiesen wurden, was zu den bis zum Zeitpunkt dieser Veröffentlichung dieser Studie höchsten berichteten Werten zählte. Die Untersuchungsergebnisse dieser Studie lieferten eine wichtige Datengrundlage für zukünftige Expositionsabschätzungen. Das Infektionsrisiko durch opportunistische Krankheitserreger in pulverförmiger Säuglingsnahrung betrifft in erster Linie Frühgeborene und Neugeborene. Allerdings sollte auch Folgenahrung, die teilweise für Säuglinge ab 4 Monaten empfohlen wird und in der vorliegenden Studie positiv auf E. sakazakii getestet wurde, als potenziell gefährlich eingestuft werden. Die medizinische Überwachung in Indonesien ist nicht gut etabliert, und es fehlen statistische Daten zur Gesundheit von Säuglingen. Dennoch könnte ein relativ hoher Anteil der Säuglinge in Indonesien Ernährungs- oder Immunitätsdefizite aufweisen, was sie zu einer Hochrisikogruppe für Infektionen mit E. sakazakii und anderen opportunistischen Krankheitserregern macht. Wenn pulverförmige Säuglingsnahrung nicht ordnungsgemäß zubereitet und gelagert wird, könnten diese Produkte daher ein erhebliches Gesundheitsrisiko für Säuglinge in Indonesien darstellen.
Die Arbeiten im zweiten Themenkomplex umfassen zwei Arbeiten zur Entwicklung von schnellen Nachweisverfahren von Cronobacter spp. mittels molekularbasierter Techniken in Säuglingsnahrungsfertigprodukten, um die mikrobiologische Sicherheit dieser Produkte zu erhöhen. In Anbetracht der Ergebnisse der vorliegenden Studien würde jedoch eine genauere Identifizierung und Charakterisierung aller Cronobacter-Isolate aus kontaminierter Säuglingsanfangsnahrung, die die Qualitätskontrollen der Hersteller umgehen konnte, die Passgenauigkeit einer spezifischen Risikobewertung verbessern. Insbesondere die neuen entwickelte PCR-basierten Nachweisverfahren (Studie 6) sowie das NALFIA-System (Studie 5) im Rahmen dieser Arbeit scheinen ein wichtiger Ansatz zu sein, um die Identifizierung einer potenziellen Häufung bestimmter Stämme aus unterschiedlichen Säuglingsnahrungsmitteln zu erleichtern. Ein besonderer Fortschritt wurde durch die Entwicklung des NALFIA-Systems erzielt. Dieses kombiniert die Effizienz der PCR-Amplifikation mit der Sensitivität und Benutzerfreundlichkeit von Lateral-Flow-Immunoassays. Es ermöglicht einen spezifischen und sensitiven Nachweis von Cronobacter sakazakii und Cronobacter malonaticus in Säuglingsnahrung bei Nachweisgrenzen unter 10² KbE/ml. Die Fähigkeit, Ergebnisse in weniger als zwei Stunden bereitzustellen, stellt eine erhebliche Verbesserung im Vergleich zu den zeitaufwendigen kulturbasierten Verfahren dar. Die Integration heterobifunktionaler DNA-Sonden und der Nachweis ihrer Abbauprodukte erhöhen die Zuverlässigkeit und Spezifität des Tests zusätzlich. Das NALFIA-System bietet eine praktikable, sensitive und spezifische Alternative zu traditionellen Nachweismethoden. Seine Implementierung könnte die mikrobiologische Sicherheit von Säuglingsnahrung signifikant verbessern, indem es dazu beiträgt, Qualitätskontrollmaßnahmen zu stärken und das Infektionsrisiko für empfindliche Bevölkerungsgruppen, wie Säuglinge und Kleinkinder, zu minimieren. In der zweiten Studie (Studie 6) wurde die Entwicklung von zwei Genus-spezifischen PCR-Methoden für Cronobacter spp. basierend auf den Sequenzen des 16S rRNA-Gens berichtet. Unterschiede in den hypervariablen Regionen V1, V2 und V3 ermöglichten die Konstruktion des PCR2Systems, das Cronobacter spp. zuverlässig identifiziert und von anderen Enterobacteriaceae differenziert. Das entwickelte PCR2-System erweist sich als vielversprechend, um Cronobacter spp. nach der Primärkultur auf Standardmedien oder direkt in nicht-selektiven Anreicherungsmedien zu detektieren. Diese Methode könnte die Diagnose von Cronobacter spp. in Lebensmitteln und bei neonatalen Infektionen verbessern, da sie eine schnelle und spezifische Identifizierung ermöglicht. Zusammenfassend stellen die entwickelten molekularen Nachweismethoden bedeutende Fortschritte dar, die eine verbesserte Kontrolle und Sicherheit in der Produktion von Säuglingsnahrung unterstützen und gleichzeitig die Diagnostik von Cronobacter spp. vereinfachen und beschleunigen
Development of Novel Nucleic acid-based Reagents for Specific Allergen Detection
No full textFood allergies remain a significant global health concern, affecting up to 10% of the global population, with an upward trend. The most effective method of preventing an allergic reaction is the strict avoidance of allergens. The basic prerequisite for avoiding contact with food allergens is knowledge of the presence of allergens in food. According to European Regulation No. 1169/2011, allergens must be labelled if they are used as an ingredient in food. In contrast, there is currently no legal regulation for unintentional ‘hidden’ allergens that have been transferred, for example from an allergen-containing food to an ‘allergen-free’ food during the production. Food manufacturers have the option of applying a ‘precautionary allergen labelling’ (PAL) claim, such as ‘may contain traces of (...)’, to raise awareness of potential allergen risks. However, this is not subject to any regulatory defined threshold values.
Detection methods for allergens are therefore essential to ensure unambiguous allergen labelling on foods in the case of allergen ingredients and thus give consumers the opportunity to strictly avoid allergenic foods. Furthermore, sensitive and specific detection methods can be used to detect minor amounts of so-called ‘hidden’ allergens and thus contribute to the useful and reliable use of PAL claims. In the field of medicinal products, detection methods can be crucial in the assessment of the quality of diagnostic and therapeutic allergen preparations with regard to relevant allergen components. They can also be used to analyze, for example, study material used in double-blind, placebo-controlled food studies to verify allergen-containing and allergen-free (placebo) samples. Animal-derived antibodies, especially polyclonal antisera, play an important role in in vitro diagnostic detection systems, but can lead to quality problems due to natural variations and thus to inconsistencies from batch to batch. Animal testing is also associated with ethical concerns. In accordance with the 3R principle (Replacement, Reduction, Refinement) and the requirements of European Directive 2010/63/EU, procedures involving living animals should be replaced as soon as scientific alternatives are available.
In order to meet these requirements, the aim of this research project was to develop nucleic acid-based alternatives to replace antibodies in allergen detection methods. Two approaches were pursued. Firstly, the potential of single stranded DNA aptamers, which can bind a large number of molecules due to their sequence-dependent tertiary structure, was investigated. The SELEX process (Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment) was applied to generate specific aptamers, thereby achieving a selective enrichment of aptamers against the peanut allergen Ara h 1 (7S globulin). Subsequent next generation sequencing (NGS) was used to identify the underlying nucleic acid sequences. Additionally, the aptamers were characterized using surface plasmon resonance (SPR) with regard to their dissociation constants (KD) and possible cross-reactivities. Three aptamers (LS_Arah1_367, LS_Arah1_535, LS_Arah1_725) showed the strongest binding to the target protein Ara h 1 with KD values between 88 and 988 nM, and no measurable cross-reactivity to the other peanut allergens Ara h 2, 3 and 6. The most suitable aptamers were then successfully applied in different assays such as an ELISA-like method for the detection of Ara h 1. By using the aptamer LS_Arah1_367 in an indirect assay, a sensitivity of 10 ng/mL Ara h 1 was achieved, which is comparable to published antibody-based ELISA systems. In addition, peanut flours and peanut-containing cookies as an example of a thermally processed food matrix were successfully analyzed, so that antibody-free methods for the detection of Ara h 1 were developed that meet the objectives of the European Directive 2010/63/EU.
The second approach involved the development of a LAMP primer set targeting the hazelnut-specific multicopy gene internal transcribed spacer 2 (ITS2). After in silico generation of specific primers with subsequent empirical testing, a specific LAMP-based method was developed that can detect at or below 10 mg hazelnut per kg of food and showed no cross-reactivity to 22 other foods. In combination with a recently developed, efficient DNA extraction protocol and colorimetric visualization of results, the method can act as a fast and simple screening tool (1 min sample lysis, 20 min DNA purification, 45 min amplification and visual detection). Validation work has confirmed its suitability for the specific and sensitive detection of hazelnut in complex food matrices. The developed LAMP method thus allows the evaluation of the presence of hazelnut as an allergenic food and promotes risk-based, preventive labelling of hazelnut in compound foods. This method can also be used for the general authentication of hazelnut through the indirect detection of a hazelnut-specific DNA region, for example in standardized, clinical-diagnostic and future therapeutic approaches.
Both the development of aptamer-based methods and LAMP-based methods show the great potential of nucleic acid-based reagents as direct (aptamers) and indirect (LAMP primers) alternatives to antibodies (Figure 1). In contrast to polyclonal antibodies, nucleic acids can be chemically synthesized in a reproducible manner, so that the risk of batch-dependent variations is reduced to a minimum and standardization is possible. In addition, no animal testing is required for the synthesis of aptamers or LAMP primers, thus eliminating ethical concerns (neither for the animals nor for the people carrying out the animal testing).Sonstige Drittmittelgeber/-inne
Comprehensive Database for Nutrient Composition of Major Food Items and Underutilized Plant Species in Africa
No full textThe current version of the database contains 196 foods - 51 vegetables, 79 fruits, 47 seeds and nuts, 19 roots and tubers. It focuses on major foods and underutilized plant species, including vegetables, fruits, seed, nuts and roots and tubers. The aim of the database is to gain a comprehensive understanding of the nutritional content of major foods and underutilized crops consumed in eight African countries. This will enable us to promote their production and consumption, contributing to improved food and nutritional security. The database was created using Microsoft Excel and is 3.91 MB.European Commissio
Essays on Management Accounting: A Behavioral Perspective on Management Control Systems and Firm Performance
No full textThis dissertation adopts a behavioral perspective on management control systems and examines how incentives, monitoring, and debiasing interventions shape managerial decision-making and firm performance. It comprises four research papers that address distinct yet interrelated aspects of management controls in practice.
The first paper investigates the concept of failure awards, i.e., awards granted for promising but ultimately unsuccessful projects. Based on an experimental study, the findings indicate that failure awards generally increase risk-taking but only reduce escalation of commitment when they emphasize the early discontinuation of failing projects. These results highlight the potential of symbolic incentives to influence innovation and resource allocation decisions.
The second paper analyzes the interaction of telework and employee monitoring. The experiment shows that teleworkers exert higher levels of effort and engage in less misreporting than office workers, primarily due to reciprocity. At the same time, monitoring leads office workers to reduce their effort and misreporting more strongly than teleworkers. The findings therefore illustrate that monitoring can have unintended consequences and may not represent an optimal management control mechanism for office workers.
The third paper presents a systematic literature review on training interventions aimed at mitigating cognitive biases. The review identifies six types of approaches, with serious games emerging as the most promising method for reducing biases. However, it also demonstrates that moderators such as training design or contextual factors exhibit limited influence, pointing to the need for further research on the conditions under which debiasing interventions are effective.
The fourth paper examines biases in the mergers and acquisitions process. It identifies phase-specific vulnerabilities and outlines potential debiasing measures that can be implemented at different stages of the transaction. By doing so, it highlights the role of management accounting in supporting rational decision-making and enhancing the effectiveness of control systems in high-stakes corporate contexts