Abt. Lebensmitteltechnologie

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.