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Brück Wolfram Manuel

Professeur-e HES Associé-e

Main skills

Professeur-e HES Associé-e

Phone: +41 58 606 86 64

Desktop: ENP.19.N504

HES-SO Valais-Wallis - Haute Ecole d'Ingénierie
Rue de l'Industrie 23, 1950 Sion, CH

Faculty
Chimie et sciences de la vie

Main Degree Programme
Technologies du vivant

BSc HES-SO en Technologies du vivant - HES-SO Valais-Wallis - Haute Ecole d'Ingénierie

Microbiologie
Microbiologie alimentaire

BSc HES-SO en Energie et techniques environnementales - HES-SO Valais-Wallis - Haute Ecole d'Ingénierie

Sciences naturelles

Ongoing

Potential prebiotic activity of insect flour and insect protein isolates using an in vitro gut microbiota model

Role: Main Applicant

Financement: SNF

Description du projet :

Animal-derived protein contributes to the production of greenhouse gases, threatening local ecosystems and the stability of the Earth system. The production of insects for food and feed, in turn, emit less greenhouse gases (carbon dioxide and ammonia) than conventional livestock while also being able to grow on organic wastes. Insects additionally have a high food conversion rate: Crickets need six times less feed than cattle, four times less than sheep, and twice less than pigs and broiler chickens to produce the same amount of protein, which is vital for a more resource-efficient production.

While insect tolerance and allergenicity has been thoroughly studied, only three papers discuss changes in gut microbiota after exposure to insect protein. Data suggests that insects promote the growth of the probiotic bacteria and increase short chain and branched chain fatty acids. However, it cannot be derived if this effect was due to the insect protein or other components of whole insect flour.

The goal of the current project is to evaluate the impact of edible insects and insect protein isolates on the adult human large intestine using an in vitro human gut model. To evaluate the modulation of the gut microbiota, sample analysis would utilize 16S rRNA metagenomics and metabolomics with primary focus on SCFA and products of proteolytic fermentation. The project will furthermore, to our knowledge, be the first to establish what bioactive products of insect protein fermentation are produced that may have either beneficial (e.g. improve gut barrier function) or adverse (e.g. increased inflammatory response, tissue permeability) effects.

Research team within HES-SO: Brück Wolfram Manuel

Durée du projet: 01.09.2020 - 30.04.2021

Statut: Ongoing

SMART Protein

Role: Partner

Financement: EU H2020

Description du projet :

It is undeniable that protein is an indispensable part of the human diet, but the way we produce and consume it today presents many challenges, in
terms of both global consumption patterns and their social, environmental and economic impacts. Providing a growing global population with
healthy diets from sustainable food systems is therefore an immediate challenge. SMART PROTEIN aims to industrially validate and demonstrate
innovative, cost-effective and resource-efficient, EU-produced, nutritious plant (fava bean, lentil, chickpea, quinoa) and microbial biomass proteins
from edible fungi by up-cycling side streams from pasta (pasta residues), bread (bread crust) and beer (spent yeast and malting rootlets)
industries. The alternative SMART protein will be used for the production of ingredients and products for direct human consumption, through
developing future-proofed protein supply chains with a positive impact on bio-economy, environment, biodiversity, human nutrition, food and
nutrition security and consumer trust and acceptance. These priorities will be addressed through global partnerships forged with consortium
members from Europe, North America, Israel, Thailand and New Zealand to develop and demonstrate a climate-smart, sustainable protein-food
system for a healthy Europe. We will harness plant and microbial protein knowledge to significantly enhance the sustainability and resilience of a
new European protein supply chain, improve professional skills and competencies, and support the creation of new jobs in the food sector and
bioeconomy.

Research team within HES-SO: Brück Wolfram Manuel

Durée du projet: 01.01.2020 - 31.12.2024

Montant global du projet: 9'632'000 CHF

Url of the project site: https://cordis.europa.eu/project/id/862957

Statut: Ongoing

Production and derivatisation of algal exopolysaccharides for functional foods

Role: Main Applicant

Description du projet :

Le projet consiste au développement de trois algues, Chlorella vulgaris, Nannochloropsis salina et Chlorella sorokiniana. Les exopolysaccharides seront extraits de celles-ci puis analysés pour déterminer les différents monosaccharides.

Research team within HES-SO: Brück Wolfram Manuel

Statut: Ongoing

Optimization of heterotrophic growth conditions of Chorella vulgaris, Nannochloropsis sp. and Arthrospira platensis.

Role: Main Applicant

Description du projet :

Meeting the demand for fast, cheap and ecologic food is a challenge. Microalgae are a good alternative because they are fast growing, do not need arable land and have a high protein content. The objectives are to optimize the growth and protein content of microaglae under heterotrophic condi-tions using three sources of carbon. Molasses with 80% glucose sirup, a pure cane molasses and oat bran. The last two were hydrolyzed with H2SO4 to decompose sucrose and starch into glucose and fructose.

Research team within HES-SO: Brück Wolfram Manuel

Statut: Ongoing

Tempehproduktion aus Nusspresskuchen

Role: Main Applicant

Description du projet :

Die weltweite Lebensmittelproduktion ist der größte Druck, den Menschen auf die Erde ausüben
und lokale Ökosysteme und die Stabilität des Erdsystems bedroht. Eine wachsende Weltbevölkerung mit Gesunden und nachhaltigen Lebensmittelsystemen zu versogen ist daher eine unmittelbare Herausforderung. Im Ramen dieser Problemstellung ist ein Bioraffineriekonzept in der Lebensmittelproduktion unabdingbar. Mehrwertprodukte aus Abfällen der Lebensmittelindustrie können eine praktikable Strategie zur Reduzierung der Lebensmittelverschwendung darstellen, ohne die Lebensmittelsicherheit zu beeinträchtigen. Diese Nachhaltige Lebensmittelproduktion (engl. Sustainable Food Production) ist Teil der UN-Ziele für nachhaltige Entwicklung zur Bekämpfung des Klimawandels (Goal 12: Ensure sustainable consumption and production patterns). Um diese Strategie umzusetzen hat die Europäische Union den Horizon 2020 Green Deal Call angekündigt. Um die Relevanz des Institutes im Bereich Lebensmittelproduktion zu bewahren und auf diesem Feld besser agieren zu können, wurde die Gründung einer ITV-weiten Interessengruppe gestartet. Als Pilotprojekt und "Proof of Concept" für diese Gruppe wird im vorliegendem Projektantrag vorgeschlagen, Nusspresskuchen aus der Ölindustrie zu benutzten um mit Edelschimmel wie Aspergillus oryzae und Rhizopus spp. Tempeh herzustellen. Nusspresskuchen ist reich an Ellagitanninen die mit einigen Schimmelpilzen zu Ellagsäure umgesetzt werden können. Ellagsäure kann durch Darmbakterien in Urolithine umgesetzt werden, die antioxidative, anticancerogene, antivirale, antimutagene und antiparasitische wirkung zeigen. Diese Moleküle und stellen dadurch im Nusspresskuchentempeh einen Mehrwert für die Industrie und the Konsumenten da und bewaren zudem das Bioraffineriekonzept.

Research team within HES-SO: Brück Wolfram Manuel

Statut: Ongoing

In Vitro Evaluation of a Plant-Based Prebiotic on the Modulation of Gut Microbiota Composition and Markers of Inflammation of Infants with Cow’s Milk Allergy.

Role: Main Applicant

Description du projet :

Aim: This study aims to evaluate the fermentative dynamics of a plant-based prebiotic and its impact on the composition and metabolic activity on the intestinal microbiota, besides the analysis of markers of inflammation in faeces of infants with Cow’s Milk Protein Allergy (CMPA).

Material and methods: At the beginning of the study a parent-reported symptoms questionnaire will be performed, followed by the collection of faecal samples from children with CMPA. The samples will be analysed through a faecal batch culture fermentation, where the plant-based prebiotic will be supplemented. Its effect will be evaluated through the changes in the microbiome (sequencing) and the metabolome (including short-chain fatty acids) will be measured using LC-MS. Inflammation markers will be measured before and after the fermentation of the sample.

Expected Results: Significant increases in the Bifidobacterium, Lactobacillus, and Short-chain fatty acids (SCFA) are expected, besides a reduced degree of inflammation in de gut, measured by the level of IgA and Eosinophil Cationic Protein in the supplemented faeces.

Research team within HES-SO: Brück Wolfram Manuel

Statut: Ongoing

Influence of exopolysaccharides from Chlorella sorokiniana and Chlorella vulgaris on the human gut microbiome

Role: Main Applicant

Description du projet :

Prebiotics are substances that promote the growth of probiotics, which are beneficial microorganisms that can, among others, modify the composition of the gut microbiota.

The source of prebiotics can be endogenous, like the human milk oligosaccharide, or exogenous, like certain dietary fibers (i.e.beta-glucans and pectins) present in a large variety of fruits and vegetables. But there are probably other sources of prebiotics.

The health benefits of green microalgae have been known for a very long time.

But the prebiotic potential of these microorganisms is not yet well known. Chlorella species, as well as other genera of green microalgae, produce, under certain conditions, complex sugars. These excreted sugars are called exopolysaccharides (EPS). And because they are not digestible by our “own” enzymes, they could be a good source of energy for probiotics like Lactobacillus and Bifidobacterium genera.

Research team within HES-SO: Brück Wolfram Manuel

Statut: Ongoing

Microbiological production of chitinoligosaccharides (COS) from Brown crab shell

Role: Main Applicant

Description du projet :

Chitin is the second most abundant biopolymer in the world next to cellulose and can be found in fungal cell walls and the exoskeletons of arthropods, in order to overcome the poor solubility obstacle to chitin application, soluble chitin oligosaccharides are obtained from this biomass, conventional chemical process are costly and cause environmental pollution. An alternative synthesis method is proposed on this research using new microorganisms. The aim of this project is to evaluate the yield of chitin oligosaccharides obtained by an alternative microbiological method from Chitin obtained from Brown crab shell.

Research team within HES-SO: Brück Wolfram Manuel

Statut: Ongoing

La consommation d'insectes en Suisse - Quelle est l'acceptabilité du public universitaire suisse de manger des insectes ?

Role: Main Applicant

Description du projet :

Le monde traverse un processus de croissance démographique intense et des études montrent que si le rythme de cette croissance continue à s'accélérer, il y aura 9 milliards d'habitants d'ici 2050. La prévision de toute cette augmentation de la population suscite de nombreuses questions et de possibles problèmes auxquels il faudra faire face si certaines mesures importantes ne seront pas prises, en particulier dans le secteur économique, social et environnemental. Ces différents secteurs ont un point en commun, capable d'assurer la qualité de vie de la population mondiale, l’alimentation. Dans cette optique, les insectes sont présentés par la FAO comme une source d'alimentation durable et saine. Il est notoire que la consommation d'insectes est culturellement acceptée dans plusieurs pays d'Asie, d'Afrique et d'Amérique du Sud, cependant, en Europe et en Amérique du Nord, il existe peu d'études sur le sujet et ce que l'on sait, est que l'acceptabilité de la consommation d'insectes est assez basse, étant donné qu'ils sont souvent liés aux parasites, à la saleté et présentent un aspect dégoûtant. Par conséquent, l'intérêt de cet article est de comprendre quelle est l'acceptabilité actuelle des universitaires suisses à manger des insectes et de comprendre ce qui pourrait contribuer à la volonté de la population suisse d'être prête pour cette nouvelle nourriture et comment la rendre appétissante et bien acceptée.

Research team within HES-SO: Brück Wolfram Manuel

Statut: Ongoing

In vitro modulation of the intestinal microbiota and changes in microbial metabolism induced by fibers and phytochemicals

Role: Main Applicant

Description du projet :

The human gut microbiota plays a critical role in maintaining host health, both within the gastrointestinal tract and systemically through the absorption of metabolites. A healthy gut microbiota protects from invasion and colonisation of the gut by enteropathogens by (i) colonisation resistance, (ii) producing a range of metabolic substrates which are utilized by the host and (iii) stimulating the immune system in a non-inflammatory manner. Novel foods or GRAS (generally regarded as safe) compounds of food origin have the potential to modulate the microbiota of the human gut and/or causing a beneficial change in the metabolic profile of the microbiome. Through collaboration with other work packages in this project, novel fibers and phytochemicals will be assessed in vitro using a validated two-sage model of the human gut. The model allows a for reproducible colonization process, which in combination with the other criteria allows different treatments to be compared without health risks to a host. Results will be analyzed using a combination of metagenomics and metatranscriptomics provided by next generation sequencing (Hepia, Geneva) and qPCR for the microbiome and GC-MS, LC-MS and NMR for metabolome and metabonome analysis (Hes-so VS, Sion). The development of these compounds is of significant interest to the “Healthfood” programme as they have the potential to attract new commercial collaborations that would further increase the HES-SO’s research output and create new marketable IP.

Research team within HES-SO: Brück Wolfram Manuel , Lefort François

Durée du projet: - 16.07.2021

Montant global du projet: 72'140 CHF

Statut: Ongoing

Fermentation avec des levures Sauvages - Production d’une bière 100% Valaisanne

Role: Main Applicant

Description du projet :

Dans le cadre du projet, des souches sauvages de Saccharomyces cerevisiae ont été isolées de leur environnement naturel, leur potentiel de fermentation a été déterminé et les différentes saveurs produites ont été examinées. Avec les souches ayant le meilleur profil de fermentation et les saveurs souhaitées, les premières bières 100% valaisannes (toutes les matières premières dont les levures sont produites en Valais) en qualité « Bourgeon Bio Suisse ».

Au total, 33 levures ont été isolées de 23 échantillons de différentes plantes valaisannes. Parmi celles-ci, 9 étaient des levures Saccharomyces cerevisiae, ainsi que certaines Kloeckera spp., qui pouvaient être utilisées pour la production de bière. A partir de ces souches, une production en laboratoire (500 ml) de bière a été produite dans le laboratoire HES-SO Valais suivie d'une analyse sensorielle.

Research team within HES-SO: Brück Wolfram Manuel

Statut: Ongoing

Plasma froid atmosphérique pour la décontamination des mains sans produit désinfectant

Role: Co-applicant

Description du projet :

Le projet a pour but de développer un sèche-main aéraulique muni d’un équipement de désinfection à plasma froid. Avec cette innovation, plus aucun produit désinfectant ne serait nécessaire, plus de gel hydro-alcoolique en particulier. Ce système rendrait donc caduc les problèmes d'approvisionnement comme ceux rencontrés au début de la crise sanitaire actuelle.

La recherche a en effet montré que les plasmas froids atmosphériques offrent un grand pouvoir de désinfection et peuvent être appliqués sans risque sur la peau si l'énergie est bien contrôlée [1 (p. 888-892)]. Côtés sources de plasma, deux types de techniques s'avèrent convenir : l'APPJ (low-temperature Atmospheric Pressure Plasma Jet), appelée aussi CAP (Cold Atmospheric Plasma), et le DBD (Dielectric Barrier Discharge plasma) [2]. Leur efficacité passe toutefois par un traitement direct de la peau, ce qui complique l'application à la décontamination des mains à cause de la difficulté à atteindre toute la surface des doigts, surtout dans les plis entre les doigts. L’hygiène des mains est un point crucial de la lutte contre la propagation du Covid-19. Nous voulons développer un dispositif capable de produire un jet d'air stérilisant qui serait comparable sur le plan aérodynamique à un jet de sèche-main aéraulique, à air pulsé, comme on en voit couramment dans les lieux publics, mais avec lequel les mains seraient intégralement désinfectées. Dans ce projet nous partirons d’un sèche-main du commerce, que nous modifierons pour lui adjoindre une source de plasma de type CAP, mais de portée allongée. Ce progrès technique devrait être rendu possible grâce à une innovation que nous avons développée dans le cadre de nos recherches sur la lampe de plasma. Il s'agit d'un post-traitement acoustique du jet de plasma permettant d'accroitre la dissociation moléculaire. Appliqué à l'atmosphère, cela devrait permettre de booster la production des espèces réactives de l'oxygène (ROS) et celles de l'azote (RNS), qui sont des agents de désinfection figurant parmi les meilleurs candidats contre le Covid-19 [3].

Les étapes de conception, de fabrication et de test fonctionnel du dispositif à plasma, ainsi que son intégration dans un sèche-main, seront réalisées à l’IESE/HEIG-VD. Les effets antimicrobiens seront étudiés à l’ITV/HES-SO Valais, en pratiquant des tests avec une version adaptée de la norme EN1500 avec des microorganismes non-pathogène (Escherichia coli K12 et Staphylococcus epidermidis ou Micrococcus luteus) [4]. L'objectif du projet est en effet de réaliser un prototype de démonstration conçu dans le but de convaincre un partenaire industriel de lancer un projet Innosuisse. La validation avec le Covid-19 ne sera réalisée qu’ultérieurement, dans le cadre de ce projet subséquent.

Research team within HES-SO: Brück Wolfram Manuel , Courret Gilles

Montant global du projet: 161'000 CHF

Statut: Ongoing

ML4Microbiome

Role: Partner

Financement: COST Action

Description du projet :

In recent years, the human microbiome has been characterised in great detail in several large-scale studies as a key player in intestinal and non-intestinal diseases, e.g. inflammatory bowel disease, diabetes and liver cirrhosis, along with brain development and behaviour. As more associations between microbiome and phenotypes are elucidated, research focus is now shifting towards causality and clinical use for diagnostics, prognostics and therapeutics, where some promising applications have recently been showcased. Microbiome data are inherently convoluted, noisy and highly variable, and non-standard analytical methodologies are therefore required to unlock its clinical and scientific potential. While a range of statistical modelling and Machine Learning (ML) methods are now available, sub-optimal implementation often leads to errors, over-fitting and misleading results, due to a lack of good analytical practices and ML expertise in the microbiome community. Thus, this COST Action network will create productive symbiosis between discoveryoriented microbiome researchers and data-driven ML experts, through regular meetings, workshops and training courses. Together, it will first optimise and then standardise the use of said techniques, following the creation of publicly available benchmark datasets. Correct usage of these approaches will allow for better identification of predictive and discriminatory ‘omics’ features, increase study repeatability, and provide mechanistic insights into possible causal or contributing roles of the microbiome. This Action will also investigate automation opportunities and define priority areas for novel development of ML/Statistics methods targeting microbiome data. Thus, this COST Action will open novel and exciting avenues within the fields of both ML/Statistics and microbiome research.

Research team within HES-SO: Brück Wolfram Manuel

Url of the project site: https://www.ml4microbiome.eu/

Statut: Ongoing

2022

Prevalence of foodborne and zoonotic viral pathogens in raw cow milk samples

Scientific paper ArODES

Babak Pakbin, John W. A. Rossen, Wolfram Manuel Brück, Naim Montazeri, Samaneh Allahyari, Shaghayegh Pishkhan Dibazar, Razieh Abdolvahabi, Razzagh Mahmoudi, Amir Peymani, Rasoul Samimi

FEMS Microbiology Letters, 2022, vol. 369, no. 1

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