Projekte

Projekt AGROR

In diesem Projekt wird die Authentizität von Getreide durch eine Kombination von verschiedenen spektrometrischen Methoden (NMR, LCMS, IRMS, NIR-, MIR- und Raman-Spektroskopie) zur Erfassung von Stoffprofilen und Isotopenmustern untersucht. Anhand dieser spektrometrischen Fingerprints sollen Getreideart und -sorte, Sortenreinheit, Herkunft und Anbaumethode, soweit möglich, unterschieden werden. Ziele sind die Entwicklung von high-end Referenzmethoden und von Screening-Verfahren für die Analytik vor Ort. NMR, LCMS und IRMS werden als high-end-Methoden bereits in der Industrie zur Prüfung der Authentizität von Rohwaren eingesetzt. Die NMR-Spektroskopie wird z.B. zur Prüfung von Fruchtsäften, Weinen und Honig angewandt. Im Projekt wird geprüft, inwiefern diese Methoden alleine oder in Kombination als Referenzmethoden für die Herkunftsanalytik von Getreiden etabliert werden können. Bei den Screening-Verfahren liegt der Fokus auf den schwingungs¬spektroskopischen Analysemethoden, insbesondere der Nahinfrarot-, Mittleren Infrarot- und Raman-Spektroskopie. Hierzu werden umfangreiche Spektrendatenbanken authentischer Getreideproben aufgebaut und mit chemometrischen Verfahren Modelle zur Analyse der Herkunft einer Getreideprobe berechnet. Ferner wird geprüft, ob sich aus den Stoffprofilen Markermoleküle ableiten lassen und es wird untersucht, ob die chemometrischen Modelle und Marker auch auf höher verarbeitete Produkte, wie Mehle und fertige Backwaren, angewendet werden können.

Projekt Lulo 2020

Durch die Nutzung industrieller Abwärme im Niedertemperaturbereich können im Tropenhaus Klein-Eden seit 2012 erstmalig tropische Früchte, auch unbekannte und kaum am deutschen Markt verfügbare wie die Lulo (Solanum quitoense), ressourcenschonend erzeugt und vermarktet werden. Ziel dieser Studie ist es, die Expertise im Anbau der Lulo zu erweitern und Maßnahmen zu entwickeln, die im Rahmen einer nachhaltigen Fruchtproduktion in Klein-Eden und von möglichen Nachahmer-Projekten umgesetzt werden können. Das Saatgut der Lulo wird molekularbiologisch auf vorhandene Phytopathogene untersucht. In Anbauversuchen sollen das Wachstum, die Krankheitsanfälligkeit, die Phänologie, der Ertrag und die Fruchteigenschaften verschiedener Varietäten der Lulo verglichen und drei Anbausysteme für eine kostengünstige und ertragreiche Kultur getestet werden. Aus den Ergebnissen sollen konkrete Handlungsoptionen für Anbau und Forschung abgeleitet werden, die auf nationaler und internationaler Ebene verbreitet werden. Zusammen mit dem Verbundpartner (Klein-Eden Tropenhaus am Rennsteig gGmbH) soll die Umsetzung in die Praxis unterstützt werden.

Projekt Imaging

Die bildgebende Massenspektrometrie (MS Imaging) ist eine Technik zur bildlichen Darstellung der Verteilung chemischer Bestandteile in komplexen biologischen Matrices. Dabei werden die Analyten von der Probenoberfläche desorbiert und ionisiert, während der zu untersuchende Bereich systematisch abgerastert wird. So wird von jedem Ablationspunkt auf der Probe ein Massenspektrum erhalten. Durch die Kombination von massenspektrometrischer mit räumlicher Information lassen sich Bilder erzeugen, die die Verteilung von Inhaltsstoffen in Lebensmitteln analysieren lassen. Aktuelle Projekte beinhalten zum Beispiel die Untersuchung der Diffusion von Konservierungsstoffen in Käse und die räumliche Verteilung von Kontaminanten in pflanzlichen Lebensmitteln.

Projekt "Uptake, accumulation, and metabolic fate of thioarsenates in plants"

Das Halbmetall Arsen ist in Spuren allgegenwärtig in der Umwelt. Verantwortlich dafür sind sowohl natürliche als auch vom Menschen beeinflusste Prozesse. Arsen ist für alle Organismen toxisch und für Menschen als Klasse I-Karzinogen eingestuft. Pflanzen nehmen Arsen über Transporter für essentielle und förderliche Mineralstoffe auf. Deshalb ist die Aufnahme über pflanzliche Nahrungsmittel eine wesentliche Quelle der chronischen Belastung des Menschen durch Arsen. Verschiedene anorganische und organische Arsen-Formen sind in der Umwelt präsent. Dabei gelten Arsenat und Arsenit als die für die Belastung von Nahrungsmitteln wichtigsten Formen. Arsen kann außerdem durch in der Rhizosphäre von Pflanzen lebende Bakterien methyliert werden. Auch diese methylierten Formen werden aufgenommen und akkumulieren in Pflanzen. Wir haben vor kurzem entdeckt, dass auch thiolierte, also Schwefel enthaltende Arsen-Formen unter den reduzierenden Bedingungen überfluteter Reisfelder vorkommen. Diese Thioarsenate werden durch die bisher etablierten Analysemethoden nicht erfasst, obwohl sie einen erheblichen Anteil des Gesamtarsens unter verschiedenen Feldbedingungen repräsentieren. In einer Pilotstudie konnten wir zeigen, dass Thioarsenate von Pflanzen aufgenommen werden und dort toxisch wirken. In Anbetracht der Bedeutung der Arsen-Akkumulation für die Nahrungsmittelsicherheit ergibt sich aus diesen beiden Beobachtungen, dass ein mechanistisches Verständnis der Interaktion von Thioarsenaten mit Pflanzen dringend erforderlich ist. Das Projekt hat zum Ziel, die Mechanismen der Aufnahme von Thioarsenaten in Pflanzen, ihren Metabolismus und die Komplexbildung in Pflanzenzellen, die Mobilität von aus Thioarsenaten entstehenden Arsen-Formen zwischen pflanzlichen Geweben und schließlich den Beitrag von Thioarsenat-Exposition für die Arsen-Belastung von Nahrungspflanzen aufzuklären. Die beiden untersuchten Modellsysteme sind Reis, welcher auch der Zielorganismus in Bezug auf Nahrungsmittelsicherheit ist, und Arabidopsis thaliana, die Pflanzenart, welche viele der bisherigen Durchbrüche im Verständnis von Arsen-Transport und –Metabolismus ermöglicht hat. Das detaillierte Verständnis der Interaktion von Thioarsenaten mit Pflanzen wird in Zukunft erlauben, die chronische Belastung von Menschen durch Arsen-Akkumulation in Nahrungspflanzen substantiell zu verringern.