Abt. Lebensmitteltechnologie

Drittmittelprojekte

Cofund ERA-NET Horizont 2020: Massenspektrometrische Analyse der mikrobiom-abhängigen Metabolitenprofile sowie deren Beeinflussung durch Ernährungsformen mit einem hohen Anteil an sekudären Pflanzenstoffen (BioNUGUT)


(Ansprechpartner: Dr. Tobias Demetrowitsch, Julia Jensen-Kroll)

Ziel des Projektes ist es, Stoffwechselprodukte von Darmbakterien im menschlichen Blut nachzuweisen, die mit einem gesunden Mikrobiom assoziiert sind, um diese zukünftig als Biomarker für Gesundheit und gesunde Ernährung zu verwenden. Da ein gesundes Darmmikrobiom durch eine große Artenvielfalt („Diversität“) gekennzeichnet ist, soll dabei nicht nur ein einzelnes Stoffwechselprodukt identifiziert werden, sondern vielmehr soll ein Muster von mehreren bakteriellen Stoffwechselprodukten als Marker für ein gesundes Mikrobiom verwendet werden.

Geplant ist es, Biomarker für eine gesunde Ernährung und einen allgemeinen Gesundheitszustand zu identifizieren. Es ist bekannt, dass pflanzliche Sekundärstoffe mikrobiommodulierend wirken können. In diesem Kontext sollen mikrobielle Abbauprodukte und Muster von sekundären Pflanzenstoffen  sowie deren Metabolite im humanen Serum (in-vivo) und in Bio-Assays (in-vitro) identifiziert werden.

DFG Schwerpunktprogramm SPP 1934 – DiSPBiotech (6/16-6/19): Bildung von amyloiden Proteinaggregaten aus β-LG und deren Verhalten  entlang der Prozesskette: Einfluss von Grenzflächen und kovalenter oder nicht-kovalenter Proteinmodifikation.


(Ansprechpartnerinnen: Dr. Julia Keppler, Dr. Anja Steffen-Heins)

Amyloide beta-Lactoglobulin (BLG)-Aggregate besitzen aufgrund ihrer Struktur und Oberflächenaktivität Eigenschaften, die gezielt bei der Emulgierung und Filmbildung in Formulierungsprozessen genutzt werden können. Die Bildung amyloider BLG-Aggregate in der wässerigen Lösung wird durch Scherung, pH-Wert, Temperatur, Ionenstärke, Proteinkonzentration und Inkubationsdauer beeinflusst. In Emulgierprozessen werden zusätzlich Grenzflächeneffekte wirksam, da durch Anlagerung des BLG an Grenzflächen die Entfaltung des Proteins energetisch begünstigt wird und die Aufkonzentrierung von BLG die Bildung von amyloiden Aggregaten erleichtert. Erstmals wird die Interaktion von Prozessparametern und die resultierenden funktionellen Eigenschaften von BLG-Aggregaten mit unterschiedlicher Morphologie in dispersen Systemen betrachtet. Ein innovativer Ansatz liegt auf der Analyse der Auswirkungen einer biochemischen Modifikation von BLG, die den Anteil an beta-Faltblattstrukturen im Protein erhöht, sodass die Bildung von amyloiden Aggregaten erleichtert wird. Gleichzeitig kann es, abhängig von der Struktur des Liganden, zu einer sterischen Hinderung der BLG-Aggregation kommen. Strukturelle und dynamische Eigenschaften der BLG-Agglomerate werden erstmals für BLG mittels ortsspezifischer Spinmarkierung an C121 und Detektion über Elektronenspinresonanzspektroskopie (ESR) untersucht, um so auch die Flexibilität und den inneren Ordnungszustand der amyloiden BLG-Strukturen zu erfassen. Zusätzlich werden die Anlagerungen von BLG-Aggregaten an Luft/Wasser- bzw. Öl/Wasser-Grenzflächen, die in einer Formulierung entstehen, mittels Spinsonden auf ihren Einfluss der Mikropolarität, Mikroviskosität und des Ordnungszustands der Grenzflächen evaluiert. Da amyloide Strukturen von mehreren humanen Proteinen vermehrt im Zusammenhang mit verschiedenen Krankheitsbildern diskutiert werden, soll das Gefahrenpotential amyloider BLG-Aggregate abgeschätzt werden, indem die Abbaubarkeit in den einzelnen Stufen des Prozessverlaufs sowie während der in vitro Digestion erstmals untersucht wird.

DAAD-Förderprogramm: PPP Kroatien (1/16-1/18): Application of different encapsulation techniques for novel nutraceutical formulations using protein-polysaccharide delivery systems

(Ansprechpartnerinnen: Dr. Julia Keppler, Dr. Anja Steffen-Heins)

Im Rahmen des bilateralen Projektes sollen verschiedene nano- und mikroskalierte Verkapselungssysteme für Biowirkstoffe entwickelt werden, die eine gezielte Freisetzung und eine Verbesserung der relativen Bioverfügbarkeit ermöglichen. Die Verkapselungssysteme basieren auf lebensmitteltauglichen protein-polysaccharid Strukturen: Untersucht werden sollen verschiedene Kombinationen aus Polysacchariden (Pektin, Chitosan, Cellulosedervate) und Milchproteinen. Die zu verkapselnden bioaktiven Wirkstoffe sind verschiedene Polyphenole und Vitamine. Es sollen unterschiedliche Verkapselungstechniken getestet werden, darunter die Herstellung von sprühgetrockneten Emulsionen oder elektrostatische Extrusion um vorwiegend sphärische und feste Partikel mit Wirkstoff zu erhalten. Durch anschließendes Aufbringen eines Polymer-Überzuges („Coatings“) im Wirbelbett soll eine verzögerte Freisetzungsdynamik erreicht werden. Die entwickelten Transportsysteme sollen bezüglich ihrer Verkapselungseffizienz, Coatingeigenschaften, des Solubilisierungsortes der bioaktiven Wirkstoffe und der Freisetzungskinetik untersucht werden. Als eine wesentliche Analytik wird hier die Elektronenspinresonanzspektroskopie eingesetzt. Weiterhin soll die biologische Aktivität in vitro durch toxikologische Untersuchungen an menschlichen Zelllinien analysiert und mit unverkapselten Wirkstoffen verglichen werden.

Exzellenzcluster Entzündungsforschung Cluster Projekt: “Evaluation of novel topical nicotinamide/ niacin nutriceuticals for improving gut microbiota and lipid metabolism”. Subproject 1: Food technology research to develop an ideal nutritional delayed release formulation of NAM/NA.

(Ansprechpartnerinnen: Dr. Julia Keppler, Eva-Maria Theismann)

In diesem Teilprojekt soll eine lebensmittelgeeignete Darreichungsform des Vitamins Niacin entwickelt werden, die durch eine verzögerte Freisetzung des Vitamins charakterisiert ist. Die Verfügbarkeit des Vitamins im Dickdarm soll einen positive Einfluss auf das Mikrobiom haben. Die Effektivität der Entwicklung wird durch weitere eingeschlossene Teilprojekte untersucht.

AgriCluster  FoCus, VP 5 Inflammation in neuronalen Geweben- Integrierte Bewertung von Interventionen , TP 5.4 BioInfo: Bioinformatische Integration und kombinierte Analyse von großen Datensätzen der KIK.


(Ansprechpartner: Dr. Tobias Demetrowitsch)

Ziel des Teilprojekts 5.4 ist die Integration und kombinierte Analyse großer Datensätze, die in Verbundprojekt 4 und in den Teilprojekten 5.1 bis 5.3 generiert wurden. Um ein systematisches und umfassendes Bild im Hinblick auf metabolische und inflammatorische Prozesse in der „KIK“-Kohorte zu erhalten, müssen verschiedenste Datensätze aus unterschiedlichen Bereichen miteinander in Beziehung gesetzt werden (z.B. Datensätze aus Ernährungsbefragungen, aus klinischen Untersuchungen, Datensätze aus den Metabolomics- Proteomics- und Transcriptomics- Untersuchungen). Daher ist es notwendig, Auswertungsinstrumente aus den Bereichen Bioinformatik und Systembiologie (Ram et al. 2012) zu entwickeln, um eine adäquate EDV-gestützte Verarbeitung und Integration verschiedenster Datentypen zu ermöglichen.

Ein weiterführendes Ziel ist, die Charakterisierung von FoCus-Probanden mit Spitzentechnologien zu vertiefen und damit insbesondere die Bedeutung der KIK-Kohorte für  ernährungswissenschaftlichen Fragestellungen weiter auszubauen.  Von besonderem Interesse ist
1. ein Profiling von Lipiden mit Fokus auf Phospholipide und Eicosanoide im Probandenplasma mittels eines Lipidomic-Ansatzes vorzunehmen
2. Transportproteine des Blutplasmas (humanes Serumalbumin, HSA) als Marker für die Aufnahme von sekundären Pflanzenstoffen zu untersuchen.