High-Throughput Dereplication and Identification of Bacterial and Yeast Communities Involved in Lambic Beer Fermentation Processes
Total Page:16
File Type:pdf, Size:1020Kb
High-throughput dereplication and identification of bacterial and yeast communities involved in lambic beer fermentation processes MSc. Freek Spitaels Promotors: Prof. dr. Peter Vandamme (Ghent University) Prof. dr. ir. Luc De Vuyst (Vrije Universiteit Brussel) Dissertation submitted in the fulfillment of the requirements for the degree of Doctor (Ph.D.) in Sciences, Biochemistry & Biotechnology (Ghent University) and Doctor (Ph.D.) in Bioengineering Sciences (Vrije Universiteit Brussel) Printed by University Press | www.universitypress.be Freek Spitaels - High-throughput dereplication and identification of bacterial and yeast communities involved in lambic beer fermentation processes ©2014 Freek Spitaels ISBN-number: 978-94-6197-198-2 No part of this thesis protected by its copyright notice may be reproduced or utilized in any form, or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, recording or by any information storage or retrieval system without written permission of the author. Front cover photographs © Brasserie Cantillon Cover design by Timo Suttels and Anneleen Wieme Ph.D. thesis, Faculty of Sciences, Ghent University, Ghent, Belgium and the Faculty of Sciences and Bioengineering Sciences, Vrije Universiteit Brussel, Brussels, Belgium. This Ph.D. work was financially supported by a Ph.D. grant for Strategic Basic Research from the agency for Innovation by Science and Technology (IWT). Publicly defended in Ghent, Belgium, June 5, 2014. Examination Committee Prof. dr. S. SAVVIDES (Chairman) L-Probe: Laboratory of Biochemistry and Biomolecular Engineering Faculty of Sciences, Ghent University, Ghent, Belgium Prof. dr. P. VANDAMME (Promotor) LM-UGent: Laboratory of Microbiology Faculty of Sciences, Ghent University, Ghent, Belgium Prof. dr. ir. L. DE VUYST (Co-promotor) IMDO: Research Group of Industrial Microbiology and Food Biotechnology Faculty of Sciences and Bioengineering Sciences, Vrije Universiteit Brussel, Brussels, Belgium Prof. dr. E. VAN DRIESSCHE (Secretary) SPRO: Research Group of Protein Chemistry Faculty of Sciences and Bioengineering Sciences, Vrije Universiteit Brussel, Brussels, Belgium Prof. dr. N. CALLEWAERT L-Probe: Laboratory of Biochemistry and Biomolecular Engineering Faculty of Sciences, Ghent University, Ghent, Belgium Prof. dr. D. CHARLIER MICR: Research Group of Genetics and Microbiology Faculty of Sciences and Bioengineering Sciences, Vrije Universiteit Brussel, Brussels, Belgium Dr. ir. F. DELVAUX Biercentrum Delvaux – Leuven, Neerijse, Belgium Prof. dr. C. FRANZ Federal Research Institute for Nutrition and Food Department of Safety and Quality of Fruit and Vegetables, Karlsruhe, Germany Prof. dr. A. VAN LANDSCHOOT Laboratory of Biochemistry and Brewing Faculty of Bioscience Engineering, Ghent University, Ghent, Belgium Prof. dr. ir. R. WILLAERT SBB: Research Group Structural Biology Brussels Faculty of Sciences and Bioengineering Sciences, Vrije Universiteit Brussel, Brussels, Belgium iii Dankwoord Bijna 5 jaar geleden. IWT voorstel voorbereiden, brouwerijen zoeken om mee samen te werken en mezelf een beeld vormen van waar ik nu zou moeten staan. Vijf jaar later, met goede en minder goed gelukte experimenten als ervaring, is het zeer duidelijk dat dit alles enkel mogelijk was door verschillende mensen die me hebben geholpen in de afgelopen periode. Prof. Peter Vandamme, Peter, nadat ik was blijven hangen voor een thesis na een master 1 project, kreeg ik van u de kans om op een ingeslagen weg verder te gaan en meer met MALDI-TOF MS uit te testen en de techniek verder uit te werken, op het zeer interessante onderwerp lambiekbier dan nog wel. Bedankt voor het vertrouwen waardoor ik zelfstandig mijn weg kon zoeken doorheen het project. De laatste maanden bleef u mijn teksten bijschaven (soms zelfs meer dan bijschaven alleen) en ik kan u alleen maar bedanken wanneer ik zie hoe uw aanpassingen het geheel hebben verbeterd. Prof. Luc De Vuyst, Luc, u was mijn andere promotor en gaf me evenveel vrijheid. Hoewel we initieel minder contact hadden, wil ik u bedanken voor de vlotte samenwerking in de afwerking van de papers en de inzichten die u me heeft gegeven. U bracht structuur in de teksten en stelde vragen waar ik nog niet had bij stilgestaan. Bedankt dat ik in uw labo mocht werken en ik kennis kon opdoen over zaken die mij grotendeels onbekend waren. Prof. Anita Van Landschoot, Anita, bedankt om me wegwijs te maken in het brouwproces en voor uw raad in de selectie van de brouwerijen en de verbeteringen en aanpassingen aan de papers. Katrien, na mijn master 1 project, mocht ik tijdens mijn thesis met jou de wondere wereld van MALDI-TOF MS als identificatietool ontdekken. Bedankt dat je mij praktisch alle technieken geleerd hebt die ik nodig had om te kunnen starten aan dit project. Ook al was dit voor jou op het einde van je doctoraat, bedankt voor de vlotte samenwerking. Ook na de thesis en tijdens mijn doctoraat gaf je nog tips en tricks over BN. Elisabeth, bedankt om me te helpen bij de aanvraag van mijn IWT waardoor ik dit onderzoek kon doen. v In het begin van het project kon ik terug gaan zitten op mijn plaatsje waar ik tijdens mijn thesis zat; een labo voor mij alleen. Jammer genoeg, dacht ik initieel, moest ik dit nu gaan delen met Anneleen, die ook net begonnen was aan haar onderzoek. Hoewel ik me het niet meer goed herinner, veronderstel ik dat de eerste week wat stroef is verlopen, mede door het feit dat ik zo een “spraakwaterval” ben. Gelukkig was mijn labomaatje wel spraakzamer en hadden we een gezamenlijk doel, namelijk MALDI TOF maken ;-). Anneleen, buiten dat eerste moment, heb ik het me echt niet meer beklaagd dat je mijn labomaatje was; ik kon altijd op je rekenen en we trokken elkaar erdoor als er weer eens iets mislukt was (DGGE-gel zonder GC-klem ofzo). Ik hoop maar dat ik in de toekomst nog zo een collega heb. Gwen en Joke, jullie introduceerden me in de wondere wereld van DGGE. Dank jullie voor al de hulp met uitgevallen toestellen, lekkende bakken en gescheurde gels. Cindy, merci voor de vele uren samen in de flow, meestal op woensdagvoormiddag wanneer ik staalname had en jij MIC testen inzette. Ik ken niemand die door het ruiken aan platen zo een goeie identificatie kan geven. Evie, ik ben de tel verloren van hoeveel keer ik aan je bureau heb gestaan om iets te vragen. Bedankt voor je hulp toen ik de toevloed aan isolaten niet meer de baas kon. Bart H, Liesbeth en Margo, Bierbedervers in hart en nieren, bedankt dat ik altijd bij jullie terecht kon voor raad over de meest uiteenlopende technieken en de “nawerkse” activiteiten als brouwers. Maarten A, aka MALDI-guru, jouw kennis over mass spec is immens. Bedankt om die met me te delen, evenals je onuitputtelijke rust en relativeringsvermogen waarmee je menig ADHD’er rustig kan krijgen. Isabel en Charlotte, jullie aanstekelijke enthousiasme en can-do ingesteldheid gaf een boost wanneer alles wat tegenzat. Merci voor het delen van jullie ideeën en kennis over de NGS technieken. Jeannine, bedankt dat ik de afgelopen jaren niets tekort kwam om alle staalnames tot een goed einde te brengen. Marjan en Katrien, bedankt om ons te “adopteren” in jullie bureau. Kim, bedankt voor je interesse en je goede ideeën. Een dikke merci aan Prof. Paul De Vos, voor je raad en het opfleuren van de middagpauzes. Leentje, bedankt om me te voorzien van primers en producten, evenals Timo, die zelfs mijn cover onder handen heeft genomen. Verder een dikke merci aan iedereen voor de leuke sfeer op het labo. vi Maarten J, bedankt voor de staalnames altijd wat aangenamer te maken. Simon en Tom, bedankt voor de vlotte samenwerking en de praktische spoedcursussen HPLC, HPAEC, GC en SIFT-MS. Hendrik en Alexander, mijn 2 thesisstudenten, bedankt voor jullie inzet die me vooruit hebben geholpen in de verwerking van de stalen. Ruben, merci voor de wekelijkse lunch waarin we zowel over het werk als over andere dingen konden praten. Ik ben ook een grote dank u verschuldigd aan de brouwerijen waar ik om stalen mocht gaan. Jean en Sophie van brouwerij Cantillon, bedankt dat ik bij jullie terecht kon voor stalen, maar ook voor de gesprekken, de info en de lekkere bieren. Evenzeer wil ik de brouwers en contactpersonen van de industriële brouwerij bedanken voor de stalen die dit onderzoek mogelijk maakten. Mama en papa, merci dat ik kon studeren en jullie me hebben gesteund in alles wat ik deed. Bart, Frauke, Heike & recent kleine Roel, merci voor de zaterdagse koffiepraatjes en om de focus even van het werk weg te nemen. Jan, idem als aan het einde van mijn thesis: bedankt voor je interesse in het onderzoek en binnen 4 jaar is het jouw beurt, ik kijk er nu al naar uit . Merci voor jullie steun. En last but not least, Elke, samen met de start van mijn doctoraat, gingen we samenwonen. De laatste jaren zijn er heel wat dingen veranderd; de geboorte van Lucas, nieuw huisje, kleine zusje voor Lucas op komst. De laatste tijd moet ik voor jou zeker niet de gemakkelijkste persoon geweest zijn, maar ik wil je bedanken voor alles wat we samen doen, en nog zullen doen. Je gaf me reeds de mooiste cadeau die ik me kan indenken en een tweede op komst. Lucas, ook al ben je nog te klein om het te beseffen, bedankt om elke avond met je deugnieterij een ontspanningsmoment te verzorgen en het schijnbaar te begrijpen als papa nog wat moest werken. Kleine zusje, ook al ben je er nog niet helemaal, weet toch dat ik naar je komst uitkijk. Ik zie jullie graag… Freek 22 mei 2014 vii Table of Contents Examination Committee .....................................................................................................