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2025 DE
Steiß (geb. Klis) Victoria · Zorn Holger · Eisner Peter
Der Kakaoanbau dient der Gewinnung von Kakaobohnen zur Herstellung von kakaohaltigen Produkten. Dabei fallen pro Kilogramm gewonnener Kakaobohnen zwischen sieben und neun Kilogramm Nebenströme an. Hierzu zählen die Fruchtschalen, die Bohnenschalen und das Fruchtfleisch (Pulpe). Der große Anteil an Restbiomasse, die schlechten Anbaubedingungen sowie die negativen Auswirkungen auf die Umwelt machen ein Umdenken im Kakaoanbau erforderlich. In dieser Arbeit wurde die Fermentation von Kakaofruchtschalen (CPH) und Kakaopulpe (KP) durch Speisepilze im Hinblick auf einen Einsatz im Lebensmittelbereich untersucht. CPH sind aufgrund ihrer nährstoffarmen Zusammensetzung und des hohen Faseranteils nicht direkt für die menschliche Ernährung einsetzbar. Nach einem initialen Screening auf Agarplatten sowie in Schüttelkolben zeigten Pleurotus salmoneo‐stramineus sowie Fomitopsis pinicola die vielversprechendsten Ergebnisse für eine Nährwertaufwertung durch ihr Myzelwachstum. Die Medien‐ und Kultivierungsoptimierung umfasste die Supplementierung durch Natriumaspartat als Stickstoffquelle sowie die Fermentationsdauer. Eine achttägige Flüssigfermentation durch P. salmoneostramineus erhöhte den Rohproteinanteil von 7,7 auf 22,1 g · 100 g‐1 TM, eine viertägige Flüssigfermentation durch F. pinicola erhöhte den Rohproteinanteil von 7,7 auf 17,5 g · 100 g‐1 TM. Anhand der Aminosäureverteilung konnte über die essentiellen Aminosäuren die Proteinqualität bewertet werden. Hierfür wurde die Biologische Wertigkeit herangezogen. Diese lag für das Fermentat von P. salmoneo‐stramineus bei 86 und für das Fermentat von F. pinicola bei 96 und war im Vergleich zu anderen pflanzlichen als auch tierischen Eiweißquellen sehr hoch. Durch die Fermentationen konnte kein Ligninabbau nachgewiesen werden. Aufgrund des hohen Ligninanteils in den Fermentaten ist ein direkter Einsatz der Myzel‐Substrat‐Komplexe in Lebensmitteln problematisch. Eine sinnvolle Alternative wäre die Isolierung des hochwertigen Proteins zum Einsatz in Lebensmitteln. Die hieraus resultierende Restbiomasse besteht zum größten Teil aus Lignin. Weiterhin wurde die Kakaopulpe mit dem Ziel der Ausbildung interessanter Aromastoffe fermentiert. Die durch Pilze biotechnologisch hergestellten Aromastoffe werden als natürliche Aromastoffe klassifiziert. Vier Pilze der Gattung Laetiporus zeigten Aromaveränderungen hin zu tropisch‐fruchtigen Noten, wie Kokos, Maracuja, Pfirsich und Mango, obwohl diese Pilze für die Ausbildung würziger, fleischartiger Noten bekannt sind. Durch eine 48stündige Flüssigfermentation von 10% Kakaopulpe in Trinkwasser mittels Laetiporus persicinus wurde ein ansprechendes Getränk entwickelt, das in einem sensorischen Panel mit einer Präferenz von 4,2 von 5,0 möglichen Punkten im Geschmack bewertet wurde und mit 1,34 g · 100 mL‐1 Gesamtzucker als zuckerarm und alkoholfrei gilt. Eine großtechnische Umsetzung zur Herstellung eines fermentierten Getränks aus nur 10% hochwertiger Kakaopulpe mit kurzen Fermentationszeiten ist ein vielversprechender Ansatz, um Kakaofrüchten eine höhere Wertschöpfung zuzuführen. Mittels GC‐MS‐O wurde eine Aromaanalyse des Getränks durchgeführt. Neben bereits für den Pilzstoffwechsel bekannten Aromastoffen, wie (R)‐Linalool, (E)‐Nerolidol, 5‐Butyl‐2(5 H)‐furanon und Methylbenzoat, wurde eine Reihe an nicht näher identifizierten Sesquiterpenoiden mit maracuja‐ und kokosnussartigen Aromaeindrücken nachgewiesen. Diese Ergebnisse bieten ein interessantes Forschungsfeld für die Zukunft, da Sesquiterpenoide aus Pilzen mit tropischen‐fruchtigen Geruchseindrücken bisher nicht beschrieben sind. Insgesamt bietet diese Arbeit verschiedene Ansätze zur Fermentation von Kakaonebenströmen, die den Wert von Kakaofrüchten steigern und somit den Kakaoanbau nachhaltiger gestalten können. Für großtechnische Anwendungen sind weitere Forschungsarbeiten bzw. Untersuchungen zur Maßstabsvergrößerung notwendig. Zu beachten ist neben anderen Aspekten der Lebensmittelsicherheit, dass es sich bei Produkten aus Fermentationen durch Speisepilze der Abteilung Basidiomycota um Novel Foods handelt.
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2025 DE
Rau Robert · Glomb Marcus
Die vorliegende Dissertation befasste sich mit der posttranslationalen Modifizierung von Proteinen durch reaktive Carbonylverbindungen. Die dabei auftretenden nichtenzymatischen Carbonyl‐Amin‐Reaktionskaskaden werden unter dem Begriff Maillard‐Reaktion zusammen‐gefasst und führen zu strukturell vielfältigen Endprodukten, den sogenannten Advanced Glycation Endproducts (AGEs). Die Maillard‐Reaktion wird mit negativen Veränderungen von Proteinen in Verbindung gebracht, da diese zum Verlust von essentiellen Aminosäuren führt und die biologische Funktionalität von Proteinen beeinträchtigt. Auf der einen Seite spielen AGEs bei der Herstellung und Verarbeitung von Lebensmitteln eine entscheidende Rolle, auf der anderen Seite werden diese in vivo durch metabolische Prozesse gebildet. Das Verständnis der zugrunde liegenden Reaktionsmechanismen in der Modifizierung von Proteinen ist deshalb von essentieller Bedeutung. Ziel der Arbeit war es daher, in verschiedenen Modellinkubationen die mechanistische Bildung von AGEs zu klären, wobei ein besonderer Fokus auf die Strukturklasse der Pyridinium‐AGEs gelegt wurde. Des Weiteren wurde die Bildung dieser Proteinmodifikationen in frittierten Kartoffelchips und gebratenem Fleisch untersucht. In einer sechsstufigen Synthese wurde ein neuartiges Lysin‐Lysin Crosslink (meta‐DLP) synthetisiert und dessen Struktur mithilfe verschiedener NMR‐Techniken und hochauflösender Massenspektrometrie eindeutig aufgeklärt. Darüber hinaus wurden in einer analogen Synthesestrategie drei weitere monovalente Pyridinium‐AGEs (OPLysin, GLAP und HOP‐Lysin) hergestellt und charakterisiert. Durch die Entwicklung einer hochsensitiven und leistungsstarken LC‐MS/MS Methode, konnten diese Strukturen sicher im Spurenbereich quantifiziert werden. Zunächst konnten auf Grundlage von Modellinkubationen mit N α ‐geschütztem Lysin und verschiedenen α Dicarbonylen (Glyoxal (GX) und Methylglyoxal (MGX)) bzw. a‐Hydroxycarbonylen (Glycolaldehyd (GA) und Glyceraldehyd (G3)) die Bildung dieser Pyridinium‐AGEs aufgeklärt werden. Definierte Versuchsbedingungen wurden durch die Verwendung eines Phosphatpuffers (0,1 M; pH =7,4) gewährleistet und der Einfluss von Sauerstoff (aerobe vs. anaerobe Bedingungen) näher beleuchtet. Nach sieben Tagen Inkubationszeit konnten die höchsten Konzentrationen von meta‐DLP (4,42 μmol/mol Lysin) in der Mischinkubation GA/G3 detektiert werden, wobei die Bildung unabhängig von Sauerstoff war. Im Gegensatz dazu wurde OP‐Lysin bevorzugt in anaeroben Inkubationen gebildet (aerobe GA‐Inkubation: 11,6 μmol/mol Lysin vs. anaerobe GAInkubation: 25,2 μmol/mol Lysin). Desweiteren ließ die Quantifizierung von meta‐DLP und OP‐Lysin in diesen Inkubationen auf einen neuartigen, alternativen Bildungsmechanismus schließen, wobei GA und GX involviert sind. Diesen Erkenntnissen folgend, wurden Modellinkubationen mit 1‐13C‐markierten GA durchgeführt und ein Reaktionsweg postuliert, indem zwei Moleküle GA und ein Molekül GX unter Freisetzung von Ameisensäure zur Bildung von meta‐DLP bzw. OPLysin führen. Darüber hinaus konnten GLAP und HOP‐Lysin als G3‐ bzw. GAspezifische AGEs bestätigt werden. Insgesamt zeigten diese Ergebnisse, dass a‐Hydroxycarbonyl‐verbindungen eine zentrale Rolle bei der Bildung von Pyridinium‐AGEs einnehmen. Neben kurzkettigen Carbonylen wurden zudem längerkettige Kohlenhydrate als potentielle Vorläufer‐strukturen von Pyridinium‐AGEs identifiziert. Gleichermaßen wurden Modellinkubationen unter aeroben bzw. anaeroben Bedingungen durchgeführt. Die quantitativ bedeutsamsten Mengen wurden in anaeroben Inkubationen mit D‐Ribose detektiert (OP‐Lysin: 23,9 μmol/mol Lysin; meta‐DLP: 0,82 μmol/mol Lysin und GLAP: 0,14 μmol/mol Lysin). Darüber hinaus konnten in diesen Modellinkubationen Einblicke in das Redoxsystem GX/GA gegeben werden. Die Reduktion der entsprechenden Imine durch Natriumbordeuterid führte für GA zu einfach deuteriertem N 6 ‐Hydroxyethyllysin (HEL‐1D) und für GX zu zweifach deuteriertem N 6 ‐Hydroxyethyllysin (HEL‐2D). Im Vergleich zur aeroben D‐Ribose‐Inkubation lag das Verhältnis in der anaeroben Inkubation deutlich zugunsten von GA, was die bevorzugte Bildung der Pyridinium‐AGEs erkärte. Eine Ausnahme bildete HOP‐Lysin, hier lieferten Inkubationen mit C4‐Zuckern im Vergleich zur Inkubation mit D‐Ribose bis zu zehnfach höhere Mengen. Fluoreszenzspektroskopische Untersuchungen ergaben, dass die synthetisierten Pyridinium‐AGEs fluoreszierende Strukturen darstellen. In diesem Zusammenhang wurde in weiteren Modellversuchen die photochemische Bildung von Singulett‐Sauerstoff näher untersucht. Dazu wurden meta‐DLP und OP‐Lysin in Gegenwart eines wasserlöslichen Naphthalinderivates (NDP) mit einer Quecksilberdampflampe bestrahlt. Der anschließende Nachweis des korrespondierenden Endoperoxids (NDPO2) mittels LC‐MS/MS bewies, dass fluoreszierende Pyridinium‐AGEs Photosensibilisatoren darstellen. Gleichzeitig wurde in kommerziellen Kartoffelchips ein breites AGE‐Spektrum quantifiziert. Neben säurestabilen Proteinmodifikationen, die nach einer salzsauren Hydrolyse quantifiziert wurden, konnten auch säurelabile Strukturen nach einer enzymatischen Hydrolyse in isolierten Proteinfraktionen erfasst werden. Hierbei stellte sich heraus, dass die MGX‐AGEs (CEL und MOLD) die GX‐Pendants (CML und GOLD) um den Faktor 1,4‐3 überstiegen. Nichtsdestotrotz konnte N 6 ‐Formyllysin als quantitativ bedeutendste Proteinmodifikation mit einem durchschnittlichen Gehalt von 950 °g/100 g quantifiziert werden. Durch kollisionsinduzierte Dissoziationsexperimente konnten erstmalig meta‐DLP und OP‐Lysin in prozessierten Lebensmitteln nachgewiesen und quantifiziert werden. Die durchschnittlichen Gehalte in kommerziellen Kartoffelchips lagen für meta‐DLP bei 0,12 °g/100 g und für OPLysin bei 6,9 °g/100 g. Während GLAP in einem ähnlichen Konzentrationsbereich detektiert wurde, konnte die GA‐spezifische Proteinmodifikation HOP‐Lysin nicht quantifiziert werden. Weiterführende Experimente mit steigender Frittierdauer von Kartoffelscheiben lieferten genauere Einblicke in die Bildung von AGEs und deren Vorläuferstrukturen. Wie bereits oben angesprochen ließ die Detektion von HEL‐1D und HEL‐2D Rückschlüsse auf proteingebundendes GA bzw. GX schließen, wobei mit fortschreitender Frittierdauer das Verhältnis deutlich zugunsten von GX verschoben wurde. Abschließend wurde die AGE‐Bildung in gegrillten Rindfleischbratlingen betrachtet, wobei D‐Ribose als potente Vorläuferstruktur im Fokus stand. Allerdings reichten die natürlich vorkommenden Gehalte des C5‐Zuckers nicht aus, um Pyridinium‐AGEs in quantitativ relevanten Mengen zu bilden. Die Zugabe von DRibose zu den nativen Rindfleischbratlingen führte zu signifikant erhöhten AGEGehalten. Zusammenfassend konnte mit der vorliegenden Dissertation das bisherige Wissen zur posttranslationalen Modifikation von Proteinen erweitert werden. Durch quantitative Betrachtungen wurden Einblicke in die zugrunde liegenden Bildungsmechanismen von Pyridinium‐AGEs gewonnen. Darüber hinaus wurde die Strukturklasse der Pyridinium‐AGEs als Auslöser von oxidativen Stress identifiziert und können somit in vivo einen Einfluss auf die Entstehung von Katarakt besitzen. Zudem konnte diese Strukturklasse in thermisch behandelten Lebensmitteln quantifiziert werden.
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2025 DE
Schafberg Michaela · Rohn Sascha
Unter Berücksichtigung der Aspekte Umwelt‐ und Klimaschutz ist es im Besonderen wichtig, Rohstoffe für Futter‐ und Lebensmittel neu zu bewerten bzw. alternative Produktionssysteme und Rohstoffe zu entwickeln. Im Bereich von Fischfuttermitteln wird weit langem die Nutzung von Fischmehl und ‐öl, produziert entweder aus Beifang oder minderwertigen Aquakulturen, kontrovers diskutiert, da sie vorgenannten Aspekten entgegenstehen. Ein Teil des Ertrages des weltweiten Fischfangs mündet in der Herstellung von Fischmehl und ‐öl für die Futtermittelindustrie, wobei ein steigender Bedarf an Fischfuttermitteln einer konstanten bzw. sinkenden Produktion der genannten Inhaltsstoffe gegenübersteht. Aus Nachhaltigkeitsgründen ist die Fischfuttermittelindustrie bestrebt, den Anteil von Fischmehl und ‐öl in Alleinfuttermitteln für Fische, insbesondere durch pflanzliche Substitute zu reduzieren. Die Suche nach pflanzlichen Substituten war bisher nur teilweise erfolgreich, da die Endproduktqualität nicht gewährleistet ist (u.a. durch einen sehr geringen Anteil an hochungesättigten Fettsäuren ‐ PUFA). PUFA und andere essentielle Nährstoffe, z.B. Carotinoide werden von marinen Fischen nicht selbst synthetisiert, sondern aus Primärproduzenten (Algen u.a. Phytoplankton) bzw. über Sekundärproduzenten (Zooplankton) aufgenommen. Ein weiterer Ansatz, um eine Minimierung dieser Rohstoffe vornehmen zu können, wäre die effiziente und marktgerechte Herstellung von hochwertigen Fischfutterzusatzstoffen auf der Basis von Mikroorganismen (z.B. Hefen und Mikroalgen) zur Reduktion des Bedarfs von Fischmehl und ‐öl für eine nachhaltigere Aquakultur zur Zucht von ernährungsphysiologisch hochwertigen Fischen. Neben traditionellen PUFA‐reichen Seefischen (z. B. Makrele, Hering, Sardine, Thunfisch, Lachs), besitzen PUFA‐arme Binnenfische, wie Karpfen, Zander, Regenbogenforellen o.a., eine wichtige Bedeutung für die Humanernährung. Der PUFA‐Gehalt der Binnenfische kann durch Zugabe über neue Fischfutter angereichert werden. Mit der Entwicklung solcher, auf biotechnologischer Basis produzierten Ersatzstoffen, könnten innovative Fischfuttertrockenpräparate mit optimierter bioaktiver Wirkung hergestellt werden. Futtermittel‐ und Speisefischqualität müssen jedoch individuell bewertet werden. Besonders die Bedingungen der Futtermittelherstellung können das erarbeitete Inhaltsstoffprofil der einzelnen Rohstoffe wieder signifikant verändern. Ziele dieser Arbeit waren die Entwicklung verschiedener Methoden zur Bewertung der Futtermittelqualität mikroorganismen‐basierter alternativer Fischfutter und der Fischqualität, die Anwendung dieser Methoden für unterschiedliche erzeugte (gefütterte) Fische und die Untersuchung der Stabilität einzelner Inhaltsstoffe unter den Bedingungen der Fischfuttermittelherstellung.
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2025 DE
Oesen Tobias · Rohn Sascha · Fritsche Jan
Bei der Produktion von Käse fließen die Molkenproteine weitestgehend mit der Molke ab. Molkenproteine besitzen jedoch eine hohe biologische Wertigkeit, sodass sie zur Nährwertsteigerung eines Produkts beitragen können. Darüber hinaus können Molkenproteine Lebensmitteln nützliche technofunktionelle Eigenschaften verleihen. Die Anwendung molkereitechnologischer Verfahren zur Implementierung von Molkenproteinen in die Käsematrix (Molkenprotein‐angereicherte Käse) steigert die Prozesseffizienz, wirkt sich zugleich jedoch auf die kompositionelle Qualität der Käse aus. Aus Sicht der amtlichen Lebensmittelüberwachungsbehörden in Deutschland ist es daher zum Schutz der Verbraucherinnen und Verbraucher vor etwaiger Täuschung durch falsche Kennzeichnung notwendig, über eine validierte Analysemethode zur Quantifizierung des Molkenproteingehalts in gereiftem Käse zu verfügen. Das Ziel dieser Arbeiten war die Entwicklung einer direkten chromatographischen Analysemethode zur Bestimmung des Molkenproteingehalts in Käse. Hierbei wurden Extraktions‐ sowie Solvatisierungsverfahren entwickelt die sowohl die Bestimmung des säurelöslichen („nativen“) Molkenproteingehalts als auch die Bestimmung des Gesamtmolkenproteingehalts unter solvatisierenden Analysebedingungen ermöglichten.
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2025 DE
Köpsel Magdalena · Esatbeyoglu Tuba
Das Interesse an Fruchtsaftextrakten und deren möglicher Einsatz als Nutrazeutika hat in den letzten Jahren erheblich zugenommen. Früchte enthalten wertvolle bioaktive Substanzen wie Polyphenole, die z. B. positive Effekte auf den Darm und das Darmepithel besitzen (Castro‐Acosta et al. 2017; Sharma et al. 2020). So werden diese beispielsweise mit präventiven Effekten bei chronischen Darmentzündungen, Fettleibigkeit und Diabetes mellitus Typ 2 in Verbindung gebracht (Souza et al. 2003; Jurendić & Ščetar 2021). Die Zusammenhänge zwischen den verschiedenen Wirkungen von Fruchtsaftextrakten und ihren Einfluss auf die Darmpermeabilität, den Glucosetransport und deren Wechselwirkung in Kombination mit den in Fruchtsäften enthaltenen Mono‐ und Disacchariden, sowie den Einfluss des intestinalen Verdaus sind bisher nicht ausreichend untersucht. In der vorliegenden Arbeit wurden aus 11 Fruchtsaftextrakten die wertgebenden Bestandteile, wie die Polyphenole, identifiziert und ihre antioxidativen und gesundheitsfördernden Wirkungen im Cokulturmodell, bestehend aus Caco‐2‐ und HT29‐MTX‐Zellen charakterisiert. Die Fruchtsaftextrakte aus Aroniabeeren, Granatapfel und Heidelbeere zeigten dabei die höchste antioxidative Wirkung. Der Extrakt aus Aroniasaft führte zudem zu einem verringerten parazellulären Transport und einer signifikanten Reduktion der Glucoseaufnahme, da die Expression von dem Glucosetransporter (GLUT2) und dem proteolytischen Enzym Dipeptidylpeptidase 4 (DPP4) durch diesen gehemmt wurde. Aufgrund der hohen antioxidativen Aktivität war die Bildung der im Darm vorkommenden endogenen Stressgene Catalase (CAT) und Superoxiddismutase (SOD) minimiert. Durch die Behandlung mit den im Apfelsaft vorkommenden Mono‐ und Disacchariden konnte eine signifikante Erhöhung der Darmpermeabilität beobachtet werden. Ein signifikant protektiver Effekt bei einer Vorbehandlung der Zellen mit Apfelsaftextrakt mit anschließender Behandlung der verschiedenen Mono‐ und Disaccharide war nicht erkennbar. Die Copigmentfraktion des Apfelsaftextraktes verhinderte in Kombination mit den künstlichen Süßstoffen Saccharin, Aspartam und Sucralose zum einen die Durchlässigkeit der Darmbarriere, erhöhte aber gleichzeitig den Glucosetransport durch die Darmmembran. Der Fruchtsaftextrakt von Aronia erhöhte in Kombination mit dem Süßstoff Aspartam die Darmpermeabilität. Die antioxidative Kapazität von Aroniasaft in Kombination mit Milch und Milchalternativen nahm während des intestinalen Verdaus ab. So könnten die untersuchten Extrakte z.B. vom Apfelsaft zur Behandlung und Prävention chronischer Darmerkrankungen eingesetzt werden und die Extrakte, z.B. von Aronia dazu verwendet werden, die Absorption von Substanzen über die Darmmembran zu erhöhen, wie z. B. von Medikamenten.
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2025 DE
Klimm Alexandra · Vetter Walter
Bromierte Flammschutzmittel ( brominated flame retardants , BFR) werden seit den 1970er Jahren weltweit zur Verhinderung von Bränden in Textilien, Elektronikteilen, Möbeln und Plastik eingesetzt. Allerdings wurde die Herstellung und Anwendung von einigen BFR ‐ darunter die polybromierten Diphenylether, Hexabromcyclododecan und die polybromierten Biphenyle ‐ aufgrund der von ihnen ausgehenden Gefahren für Mensch und Umwelt in vielen Ländern verboten. Als Folge dessen wurden diese durch neue oder nun vermehrt eingesetzte BFR ersetzt. Zu diesen gegenwärtig eingesetzten BFR ( current‐use brominated flame retardants , cuBFR) zählen Decabromdiphenylethan (DBDPE), Hexabrombenzol (HBB), Pentabromtoluol (PBT) und Pentabromethylbenzol (PBEB), die strukturell einige Ähnlichkeiten mit den o.g. verbotenen Flammschutzmitteln aufweisen. In der vorliegenden Doktorarbeit wurde der photolytische Abbau der vier genannten cuBFR mittels UV‐Bestrahlung untersucht und die dabei gebildeten Strukturen und Abbauwege ermittelt. Hierzu wurden die cuBFR in einem organischen Lösungsmittel gelöst und Aliquote in einer 1 cm × 1 cm Quartzküvette mit einer Mitteldruck‐Quecksilberdampflampe (effektives Lichtspektrum: 200‐300 nm) als Lichtquelle bestrahlt. In Paper I wurden nach der UV‐Bestrahlung von DBDPE in Toluol, Chlorbenzol, Dichlormethan und Benzylalkohol unter Einsatz der Gaschromatographie gekoppelt mit Massenspektrometrie unter Einsatz der negativen chemischen lonisation (GC/NCIMS) mehrere Hydrodebromierungsprodukte detektiert. Bei der genaueren Untersuchung in Toluol zeigte sich, dass der Br→H‐Austausch bevorzugt in para ‐Stellung unter Bildung von BDPE 208, gefolgt von meta ‐ (BDPE 207) und im geringsten Maße in ortho ‐Position (BDPE 208) erfolgte. Auch die Strukturen der drei zusätzlich entstandenen octabromierten Diphenylethane konnten ermittelt werden. Darüber hinaus wurde ein octabromiertes sauerstoffhaltiges Umwandlungsprodukt ( oxygenated transformation product , OxyTP) mit der Summenformel C 14 H 4 Br 8 O sowie Penta‐ bis Heptabromhomologe entdeckt und mittels GC/NCI‐Orbitrap‐MS verifiziert. Dabei handelte es sich sehr wahrscheinlich um die tricyclische Verbindung 1,2,3,4,6,7,8,9‐octabromo‐10,11‐dihydrodibenzo[ b,f ]oxepin. Die späte Elution von Florisil in die Fraktion, in der normalerweise koplanare Verbindungen wie polybromierte Dibenzo‐ p ‐dioxine (PBDD) zu finden sind, deutete an, dass es sich bei diesem OxyTP ebenfalls um ein nahezu koplanares Molekül handeln könnte. Dies war ein erster Hinweis darauf, dass die UV‐Bestrahlung von DBDPE mit einer Erhöhung des toxischen Potentials verbunden sein könnte. In Paper II‐IV folgte die Untersuchung des UV‐Abbaus von HBB, PBT und PBEB, wobei neben Toluol auch Benzotrifluorid (BTF) als Lösungsmittel eingesetzt wurde . Dabei wurden in Paper II durch UV‐Bestrahlung in Toluol zunächst alle entstandenen Hydrodebromierungsprodukte charakterisiert. Im Fall von HBB konnte hierfür auf kommerziell verfügbare Standards zurückgegriffen werden. Zur Bestimmung der entstandenen tetra‐ und tribromierten Hydrodebromierungsprodukte von PBT wurden die nach der UV‐Bestrahlung erhaltenen Lösungen wiederholt mittels Umkehrphasen‐Hochleistungsflüssigkeits‐chromatographie (RP‐HPLC) fraktioniert, übereinstimmende Fraktionen der einzelnen Läufe vereint und die Strukturen der Isolate mittels Kernspinresonanzspektroskopie ( 1 H NMR) ermittelt. Auf diese Weise konnten die Strukturen aller drei Tetrabrom‐ und aller sechs Tribromisomere, die beim UV‐Abbau entstanden waren, bestimmt werden. Aufgrund der strukturellen Ähnlichkeit von PBT und PBEB ließen sich die bei PBT gewonnenen Erkentnisse auf PBEB übertragen, sodass in Paper II insgesamt 22 Hydrodebromierungsprodukte von PBT und PBEB strukturell zugeordnet werden konnten. Parallel durchgeführte UV‐Bestrahlungsversuche in BTF führten zwar zu weniger Hydrodebromierungsprodukten, dafür aber zu mehr OxyTP als in Toluol. Vorbereitend zur Charakterisierung von OxyTP mit einer (bei PBT und PBEB) und im Fall von HBB auch zwei Hydroxylgruppen, wurden in Paper III zunächst 13 un‐ oder niederbromierte hydroxylierte Grundkörper bromiert und dabei perbromierte Dihydroxybenzole und weitere hochbromierte Phenole, Methylphenole und Ethylphenole gewonnen. Die zusätzliche UV‐Bestrahlung der (per)bromierten Phenole und Dihydroxybenzole und weitere Untersuchungsschritte ermöglichten es, zu zeigen, dass ein Br→H Austausch vorzugsweise zwischen zwei OH‐Gruppen, gefolgt von zwischen einem Br‐Atom zwischen einer OH‐ und einer Br‐Gruppe sowie zwischen zwei Br‐Gruppen erfolgte. Die umfassende Auswertung gestattete es, insgesamt 44 Strukturen von tri‐ und tetrabromierten OxyTP der drei cuBFR und ihre GC Retentionszeiten anzugeben. In Paper IV wurden die bei der UV‐Bestrahlung von HBB, PBT und PBEB entstandenen OxyTP mittels Säulenchromatographie an Kieselgel vollständig von den Hydro‐debromierungsprodukten abgetrennt. Nach inrer Anreicherung wurde die OxyTP‐Fraktion erneut in BTF bestrahlt. Mit Hilfe der in Paper III gesammelten GC Retentionszeiten konnten die Strukturen aller gebildeten OxyTP ermittelt werden. Die relative Auswertung ergab zudem, dass der Br→OH Austausch eine größere Rolle als der H→OH Austausch spielte. Auch erwiesen sich die bromierten Dihydroxybenzole von HBB als stabiler als die entsprechenden Bromphenole.
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2025 DE
Szmania Caterina · Fischer Ulrich · Richling Elke
Der Klimawandel ist in vollem Gang und entwickelt sich als zu einer der größten Bedrohungen für die Menschheit. Auch die Landwirtschaft und mit ihr der Weinbau wird dabei vor große Herausforderungen gestellt. Zunehmende Strahlungsintensitäten, Temperaturen und Trockenheit beeinflussen die Zusammensetzung der Trauben und die sensorischen Eigenschaften der Weine. In den frühen 90er Jahren wurde die untypische Alterungsnote (UTA) durch Fehlaromen wie Naphthalin, Bohnerwachs, nasse Wolle, Fuselalkohole oder Akazienblüten charakterisiert. Obwohl 2‐Aminoacetophenon (2‐AAP) als Marker für die UTA postuliert wurde, ist es lediglich für den “Akazienblüten”‐Duft, der in einigen Weinen auftritt, verantwortlich. Die molekulare Basis der anderen sensorischen Aspekte der stressbedingten Fehlaromen blieb jedoch bislang unbekannt. Um den Grundlagen der UTA zu hinterfragen, wurden in Abschnitt 6.1. und 6.2. akzeptierte und aufgrund von UTA abgelehnte Weine aus der Pfalz gesammelt und sowohl gaschromatographisch als auch sensorisch analysiert. Die Identifikation der Aromastoffe, die zur Differenzierung der Weine beitragen können, erfolgte durch eine gaschromatographische Analyse, die mit Massenspektrometrie gekoppelt war. Zusätzlich zur Aufnahme der Massenspektren und der Messung von Referenzsubstanzen wurde ein GC‐Olfaktometrie‐System eingesetzt, um die Geruchseindrücke der Aromastoffe zu bestimmen. Am Ende konnten sechs Aromastoffe identifiziert werden, die das durch den Klimawandel negativ beeinflusste Aroma in den Weinen rekonstruieren. Es wurde zum ersten Mal belegt, dass die untypische Alterungsnote, die für eine Beanstandung in der Qualitätsweinprüfung sorgt, nicht nur auf einen Aromastoff oder eine Stoffgruppe zurückzuführen ist. Vielmehr ist es ein Zusammenspiel sowohl aus der erhöhten Konzentration negativwirkender Aromastoffe wie höherer Alkohole und in manchen Fällen 2‐AAP als auch dem Fehlen positiver Aromastoffe wie Ethylester. Im Zuge des Klimawandels treten immer häufiger Sonnenbrandschäden an Weißweintrauben auf, die sowohl zu sensorischen Veränderungen des Weinaromas als auch zu Ertragsverlusten führen können. Um die genauen Auswirkungen der Sonnenbrandstärke auf die Weinqualität zu ermitteln, wurde in Abschnitt 6.3. mit Hilfe eines mobilen Geräts Sonnenbrand im Weinberg erzeugt und das Aroma der resultierenden Weine bewertet. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass leichte Sonnenbrandschäden die Aromaeigenschaften von Weinen verbessern können, indem sie die Bildung von blumigen Terpenen fördern. Hingegen können stärkere Schäden in Form von Verbräunungen zu einer negativen Auswirkung auf das Aroma führen, da sie die Bildung von maskierenden höheren Alkoholen begünstigen. Zudem kann Sonnenbrand zu schweren Ertragseinbußen führen, wenn es zu Sonnenbrandnekrosen oder Botrytis cinerea‐Infektionen durch die geschädigte Beerenhaut kommt. Der letzte Teil der Arbeit umfasste, die in den Abschnitten 6.4., 7.1. und 7.2. diskutierte sensorische und aromachemische Bewertung von möglichen Bekämpfungsstrategien von Sonnenbrand an Trauben im Weinbau und im Keller. Entblätterungsmaßnahmen mit und ohne Kombination mit der Applikation von reflektierenden Schutzpartikeln auf die Traubenzone und Beschattungsnetze zählten zu den weinbaulichen Bekämpfungsmaßnahmen, während im Wein die Anwendung von Schönungsmitteln wie PVPP und Erbsenproteinpräparaten untersucht wurde. Über drei Jahrgänge hinweg lässt sich die Tendenz feststellen, dass eine frühe Entblätterung in Kombination mit der Applikation von reflektierenden Partikeln, insbesondere Fruchtkalk, die am besten bewerteten sensorischen Eigenschaften in den Weinen hervorbringt. Eine frühe Entblätterung der Traubenzone kann zum richtigen Zeitpunkt für genug Sonneneinstrahlung sorgen, um die Bildung positiver Aromastoffe wie Terpene und Ester zu fördern. Außerdem ermöglicht sie eine optimale Anpassung der Rebe an die klimatischen Bedingungen und sorgt für eine verbesserte Luftzirkulation im Bereich der Trauben, um ihre Gesundheit zu gewährleisten. Bei Hitzewellen kann die durch die Entblätterung ungehinderte Sonneneinstrahlung jedoch zu Schäden auf der Traubenhaut führen, weshalb eine künstliche Schattierung oder die Anwendung von lichtreflektierenden Partikeln sinnvoll ist. Die Applikation der Partikel ist dabei leichter zu handhaben, flexibler und kostengünstiger als die Installation von teuren Beschattungsnetzen, die jedoch einen vergleichbaren Effekt erzielen. Somit wurde durch diese Arbeit nicht nur ein vielfältiger Handlungsrahmen für den Weinbau entwickelt, der geeignet ist, den Anforderungen des sich verschärfenden Klimawandels zu begegnen, sondern auch die molekulare Basis der sensorischen Aspekte der stressbedingten Fehlaromen aufgeklärt.
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2025 DE
Kaltenbach Katja · Bunzel Mirko · Kuballa Thomas
Lebensmittelbetrug (engl. food fraud ) ist spätestens durch die Aufdeckung des Pferdefleischskandals im Jahr 2013 ins Bewusstsein der Öffentlichkeit, der Gesetzgebung und der Justiz gerückt. Lebensmittelbetrug bedeutet, dass die tatsächlichen Eigenschaften eines Lebensmittels absichtlich verschleiert und/oder nichtzutreffende Eigenschaften ausgelobt werden mit dem Ziel, eine höhere Gewinnmarge zu erwirtschaften. Dies stellt eine Herausforderung an die Qualitätskontrolle und die Lebensmittelüberwachung dar, denn die Nichtübereinstimmung eines Lebensmittels mit seiner Kennzeichnung kann bei gefälschten Begleitdokumenten nur durch eine analytische Untersuchung nachgewiesen werden. Fisch trägt auf Grundlage bekannter Betrugsfälle in der EU ein statistisch gesehen erhöhtes Risiko verfälscht zu sein. Eine mögliche Verfälschungsart für Fisch ist das Inverkehrbringen von aufgetautem Fisch als frischen Fisch. In der Literatur gibt es zu dieser Fragestellung einige erste Methodenansätze, allerdings fehlen meist noch vollumfängliche Untersuchungen zur Etablierung einer zuverlässigen Methode in der Routineanalytik von Untersuchungslaboren. Ziel der Arbeit war der Aufbau und die weiterführende Überprüfung von nichtzielgerichteten Klassifikationsmodellen zur Vorhersage von frischem und aufgetautem Fisch basierend auf den Daten von Kernspinresonanz (engl. nuclear magnetic resonance , NMR)‐spektroskopischen Messungen von Fischfleischextrakten. Sowohl die Probenvorbereitung als auch die NMR‐Methodik wurden entwickelt bzw. optimiert, um die lipophilen und hydrophilen Metaboliten aus dem Fischfleisch jeweils bestmöglich abbilden zu können. Für den Aufbau der Klassifikationsmodelle wurden drei repräsentative Fischarten (Atlantischer Kabeljau, Regenbogenforelle, Makrele) ausgewählt, und als frische Ware bzw. nach dem Einfrieren und Auftauen analysiert. Für den Modellaufbau wurde ein Hybridverfahren basierend auf einer Hauptkomponentenanalyse (engl. principal component analysis , PCA) und einer linearen Diskriminanzanalyse (engl. linear discriminant analysis , LDA) genutzt. Nach der Analyse von insgesamt 317 Fischproben (152 frisch, 165 aufgetaut) konnte laut interner Validierung eine Vorhersagegenauigkeit von > 90 % ( 1 H‐NMR‐Daten der lipophilen Metaboliten, 1 H‐NMR‐Daten der hydrophilen Metaboliten) bzw. > 95% (Datenfusionierung) erzielt werden. Die zur Klassentrennung führenden Unterschiede in den Datensätzen waren nicht an einzelnen Metaboliten festzumachen, so dass die nichtzielgerichteten Methoden weiterzuverfolgen sind. Es wurde der Einfluss der Fischart (Studie mit 26 Fischproben weiterer Fischarten), der Einfluss des Einfrierverfahrens (Daten zweier Einfrierverfahren) und der Einfluss von Lagerzeiten (Lagerversuche mit 118 Fischproben, externe Validierung) auf die Vorhersage der Klassifikationsmodelle untersucht. Begleitend wurden mikrobiologische Untersuchungen durchgeführt. Insgesamt wurden vielversprechende Ergebnisse erzielt, allerdings konnten auch erste Grenzen der entwickelten Methodik (Anwendung auf weitere Fischarten, länger lagernder Fischfisch) aufgezeigt werden.
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2025 DE
Ball Lena Sophie · Krautwurst Dietmar
Das menschliche Immunsystem ist ein komplexes und hochentwickeltes sensorisches System aus interagierenden Zellen und zahlreichen Botenstoffen, mit der Fähigkeit ,nicht‐Selbst’ von ,Selbst’ zu unterscheiden. Es empfängt, verarbeitet und bewertet kontinuierlich Informationen, die es nach Stimulation durch potenziell gefährliche Chemikalien und Krankheitserreger aus der inneren und äußeren Umgebung des Organismus von Rezeptoren erhält. Jüngste Studien zeigten, dass G‐Protein‐gekoppelte Rezeptoren (GPCRs) auf Blutleukozyten, wie Rezeptoren für freie Fettsäuren (FFAR), Chemokinrezeptoren, Komplementrezeptoren oder Formylpeptidrezeptoren eine grundlegende Rolle im angeborenen und adaptiven Immunsystem spielen, indem sie Krankheitserreger erkennen, Zellen zum Ort der Verletzung oder Infektion leiten und so die Immunantwort koordinieren. Chemosensorische GPCRs wie die Geschmacksrezeptoren TAS1Rs und TAS2Rs sowie Geruchsrezeptoren scheinen ebenfalls Teil der molekularen Ausrüstung zu sein, mit deren Hilfe sich Immunzellen in chemischen Gradienten orientieren. Genexpressionsstudien wiesen die Anwesenheit von Geruchsrezeptoren, aller 25 TAS2Rs und den drei TAS1Rs auf fünf verschiedenen Typen menschlicher Blutleukozyten nach, wo insbesondere die Geschmacksrezeptoren mitunter an der Chemotaxis menschlicher Neutrophiler und dem Schutz von T‐Zellen vor dem aktivierungsbedingten Zelltod beteiligt sind. Zudem scheinen chemosensorische GPCRs in verschiedenen mikrobiomexponierten Grenzepithelien bspw. im Magen‐Darm‐Trakt bzw. den Atemwegen eine Art Sensorfunktion des innaten Immunsystems einzunehmen. Gemeinsam mit den TAS1Rs und einigen weiteren Rezeptoren bilden die metabotropen Glutamatrezeptoren (GluRs) die Klasse C der GPCRs, die mitunter die Fähigkeit besitzen, innerhalb ihrer Familien Heterodimere zu bilden. So führt die Heterodimerisierung zwischen TAS1Rs zum Süßgeschmacks‐ (TA1R2/TAS1R3) bzw. Umami‐Geschmacksrezeptor (TAS1R1/TAS1R3) mit effektiv unterschiedlichen Ligandenspektren. Zudem wiesen neuere Studien mit Hilfe von heterologen Expressionsanalysen eine physische Interaktion verschiedener mGluRs sowie eine Funktionalität einzelner Heterodimere nach, deren zellulären Bedeutungen jedoch noch weitestgehend unklar sind. In der vorliegenden Arbeit wurde mit Hilfe molekularund zellbiologischer Methoden der Frage nachgegangen, ob Rezeptoren über Klasse‐C‐GPCR‐Familien hinweg die Möglichkeit zur Bildung von Heterodimeren auf humanen Blutleukozyten besitzen. Genexpressionsanalysen lieferten in einem ersten Schritt den Nachweis über die Anwesenheit aller acht metabotropen Glutamatrezeptoren und der drei TAS1Rs in PMNs (Polymorphkernige Leukozyten) und T‐Zellen, welche die Grundlage für mögliche physische Rezeptorinteraktionen bildete. Dabei manifestierten sich GRM2 und TAS1R3 als die Gene mit den jeweils höchsten Transkriptniveaus innerhalb ihrer Rezeptorfamilien, deren Expressionsraten sich nach 24‐stündiger Inkubation mit Mononatriumglutamat (MSG), einem Agonisten sowohl für mGluRs als auch den Umami‐Rezeptor TAS1R1/TAS1R3, um ein bis zu 2,4‐faches steigerten. Proteinanalysen von mGluR2 und TAS1R3 erbrachten mit Hilfe der Immunzytochemie und überlagernder Proteinsignale einen ersten Beleg für eine Co‐Expression beider Rezeptoren in PMNs und in heterologen HEK‐293 Zellen anhand eines BRET‐Assays den Nachweis derer physischen Interaktion. Co‐Immunopräzipitationen und Western Blots aus Proteinlysaten isolierter humaner PMNs und T‐Zellen bestätigten schließlich die Anwesenheit beider Rezeptorproteine und lieferten einen eindeutigen Beweis für Protein‐Protein‐Interaktionen zwischen mGluR2 und TAS1R3 in beiden Blutzelltypen. Für die darauffolgende Funktionsanalyse des Heterodimers konnte im Rahmen der vorliegenden Arbeit ein bereits für die Identifizierung von Geruchsrezeptoren und derer Agonisten bestehender cAMP‐Lumineszenzassay in HEK‐293 Zellen so modifiziert werden, dass dessen Anwendbarkeit für die funktionale Charakterisierung von mGluR2/TAS1R3 reproduzierbar gegeben war. Konzentrations‐Wirkungsbeziehungen des Heterodimers mit MSG offenbarten im cAMP‐Lumineszenzassay ein gegenüber dem Homodimer mGluR2 potenteres Rezeptorkonstrukt mit signifikant geringeren IC50Werten. Gleichzeitig wies das Heterodimer eine zu mGluR2 signifikant höhere Oberflächenexpression in transfizierten HEK‐293 Zellen auf, die rückschlüssig einen Hinweis auf eine mögliche Chaperonfunktion von TAS1R3 im Dimer mit mGluR2 in Form eines erleichterten Transports des Rezeptors zur Zellmembran lieferte. Mit Hilfe von rezeptorspezifischen Antagonisten konnte ferner gezeigt werden, dass das Heterodimer mit für eine MSG‐induzierte Erleichterung der durch N ‐Formyl‐Methionyl‐Leucyl‐Phenylalanin (fMLF) stimulierten IL‐8‐Sekretion in PMNs verantwortlich ist und folglich an der Modulation von Immunantworten involviert zu sein scheint. Im Zusammenhang mit der funktionellen Analyse von mGluR2/TAS1R3 stellte sich hierauf die Frage nach möglichen potentiellen Agonisten. Während ein erstes Aminosäure‐Screening aller L‐ und D‐Aminosäuren mit Ausnahme von l‐Glutamat keine heterodimerspezifische Rezeptorantwort hervorbrachte, lieferte in einem Screen bestehend aus 14 bakteriellen Überständen unterschiedlicher Spezies der Überstand von Pseudomonas aeruginosa ein im Vergleich zu mGluR2 signifikant stärkeres Rezeptorsignal. Nachfolgende Analysen charakterisierten die unbekannte(n) Substanz(en) als sehr polare Verbindung(en) mit einer Größe von unter einem kDa. Fraktionierungen des bakteriellen Überstandes in 22 Subfraktionen mittels HPLC führten anschließend zur Identifizierung von einer für die Rezeptorantwort verantwortlichen Sub‐fraktion, deren Charakterisierung in nachfolgenden Studien anhand von HPLC‐, NMR‐ und cAMP Lumineszenz‐Analysen zur Identifizierung des/der entsprechende(n) Agonist(en) erfolgen muss. Daneben lieferte ein durchgeführtes Screening bekannter, im Überstand von P. aeruginosa bereits beschriebener Virulenzmoleküle mit PQS und der cis ‐2‐Dezensäure zwei potentielle Agonisten für den TAS1R3 Rezeptor, deren mögliche Interaktionspartner, in erster Linie TAS1R1 bzw. TAS1R2, sowie deren immunologische Funktionen in weiterführenden Analysen ebenfalls aufgeklärt werden müssen. Jedoch scheinen unter den chemosensorischen GPCRs nicht nur Geschmacksrezeptoren mit bakteriellen Molekülen bzw. Metaboliten interagieren und dadurch einen Einfluss auf die menschliche Physiologie nehmen zu können. Mehrere Studien aus den vergangenen Jahren berichten von einer Interaktion verschiedener Geruchsrezeptoren mit bakteriellen Metaboliten und einer damit einhergehenden Induktion von Mikroglia‐Aktivierungen, der Renin‐Sekretion und Blutdruckregulation sowie einer erhöhten Sekretion des anorektischen Darmhormonpeptids YY. Ein wesentliches Problem bei der Identifizierung möglicher Rezeptor‐Liganden‐Wechselwirkungen stellt in diesem Zusammenhang jedoch die Zuordnung von Geruchsrezeptoren zu ihren entsprechenden Agonisten dar, die einen immensen Beitrag zur Aufklärung physiologischer Prozesse liefern würden. Bis heute konnten lediglich für etwa 15% der funktionalen humanen Geruchsrezeptoren rezeptorspezifische Liganden identifiziert werden. Mit Hilfe eines bidirektionalen Screening‐Ansatzes gelang es in der vorliegenden Arbeit, den aus Bodenbakterien stammenden Metaboliten Geosmin als spezifischen Agonist für den Geruchsrezeptor OR11A1 zu identifizieren. Vergleiche der Rezeptorantworten gegenüber Geosmin zwischen sechs verschiedenen Spezies wiesen seine evolutionär konservierte Rezeptorfunktion nach. Dabei zeigte der Rezeptor der Wüsten‐Kängururatte (doOR11A1) im Vergleich zum menschlichen Ortholog eine mehr als 100‐fach höhere Sensitivität. Extrakte aus geosmin‐produzierenden Stämmen von Streptomyces albus und Streptomyces albidoflavus , deren Geosminkonzentrationen mittels GC‐GC‐HRMS exakt quantifiziert wurden, lieferten eine eindeutige Rezeptorantwort von doOR11A1, die es der Känguru‐Ratte ermöglicht, Geosmin im niedrigen nanomolaren Konzentrationsbereich wahrzunehmen. Die Ergebnisse aus der vorliegenden Arbeit über den Nachweis eines funktionellen Heterodimers mGluR2/TAS1R3 in humanen Blutleukozyten sowie der Identifizierung von (bisher unbekannten) bakteriellen Metaboliten als mögliche Agonisten für chemosensorische Rezeptoren liefern einen Beitrag zur Aufklärung und zu einem besseren Verständnis über deren außer‐ordentlichen, funktionellen Beitrag dieser Proteine im gesamten menschlichen Körper. Dies birgt enormes Potential für diverse Anwendungsbereiche der Medizin, Ernährungsforschung sowie für biotechnologischer Verfahren und könnte langfristig neue Möglichkeiten in Hinblick auf gezielte Interventionsmöglichkeiten eröffnen.
Journals
2025 DE
Eckrich Laura · Hofmann Thomas F.
Sauerteigbrot ist aufgrund seines einzigartigen Geschmacks‐ und Aromaeindrucks bei Konsumenten überaus beliebt. Die humansensorische Analyse stellt ein wichtiges Verfahren zur Kontrolle der Geschmacks‐ und Aromaqualität dar. Um das Brotflavor objektiv beurteilen und verbessern zu können, ist ein besseres Verständnis der chemosensorischen Signatur von Sauerteigbrot notwendig. Allerdings sind die Schlüsselsensometabolite, die für den typischen Geschmack und das Aroma von Sauerteigbrotkrume verantwortlich sind, bislang nur unzureichend in der Literatur beschrieben. Mit dem Ziel die wertgebenden Geschmacks‐ und Geruchsstoffe von Sauerteigbrotkrume zu entschlüsseln, wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit das Sensomics‐Konzept angewendet. Nach erfolgter Geschmacksprofilanalyse wurden die Basisgeschmacksstoffe in Sauerteigbrotkrume identifiziert und quantifiziert. Um den Beitrag der einzelnen Geschmacksstoffe zum Gesamtgeschmack abzuschätzen, wurden die sogenannten Dose‐over‐Threshold‐Faktoren unter Einbeziehung der jeweiligen Schwellenwerte berechnet. Mithilfe von Rekombinationsexperimenten konnte der authentische Geschmack von Sauerteigbrotkrume mit 14 geschmacksaktiven Substanzen rekonstruiert werden. Omissionsexperimente zeigten, dass zehn dieser Sensometabolite hinreichend sind, um den Geschmack der Sauerteigbrotkrume erfolgreich nachzubilden und diese somit die Schlüsselgeschmacksstoffe darstellen. Unter Einbezug von Literaturdaten zu den Geruchsstoffen von Sauerteigbrotkrume wurde zudem ein Aromavollrekombinat hergestellt und insgesamt elf flüchtige Verbindungen als Schlüsselaromastoffe von Sauerteigbrotkrume identifiziert. Basierend auf diesen Ergebnissen wurde eine Hochdurchsatzmethodik, bestehend aus einer schnellen Probenaufarbeitung mit Stabilisotopenverdünnungsanalyse (SIVA) und einer Ultra‐Hochleistungsflüssigchromatographie‐Tandem Massenspektrometrie (UHPLC‐MS/MS)‐Methode, entwickelt und validiert. Erstmals konnten sowohl die flüchtigen Schlüsselaromastoffe als auch die nichtflüchtigen Schlüsselgeschmacksstoffe von Sauerteigbrotkrume durch Derivatisierung mit 3Nitrophenylhydrazin (3NPH) simultan quantifiziert werden. Ferner wurden verschiedene kommerziell erhältliche Brote mithilfe der entwickelten Methode in einer quantitativen Studie miteinander verglichen. Konzentrationsunterschiede zwischen den Brotproben konnten mit den verwendeten Getreidesorten und Arten der Fermentation in Zusammenhang gebracht werden. Die ermittelten Schlüsselgeschmacksstoffe und aromastoffe eignen sich deshalb als Markermoleküle, um im Zuge der industriellen Brotherstellung gezielt sensorisch verbesserte Sauerteigprodukte herstellen zu können. Nach Entschlüsselung der chemosensorischen Signaturen von Sauerteigbroten beschäftigte sich der zweite Teil der Arbeit damit, wie sich durch eine geeignete räumliche Verteilung von Salz in der Brotkrume, dessen Geschmacksintensität beeinflussen und eine Reduktion des Kochsalzeinsatzes bei gleichbleibender Sensorik erreichen lässt. Der Natriumgehalt in Lebensmitteln wie Brot soll verringert werden, da eine übermäßige Natriumzufuhr ein erhöhtes Risiko für Bluthochdruck und Herz‐Kreislauf‐Erkrankungen bewirkt. Um eine wissenschaftliche Basis für die Methode der inhomogenen Natriumverteilung zu erarbeiten, die eine Salzreduktion ohne Zusätze ermöglicht, wurde der Einfluss der inhomogenen Natriumverteilung auf die Geschmackswahrnehmung systematisch untersucht. Dabei wurde Natriumchlorid räumlich inhomogen in einer stärkebasierten Modellmatrix bzw. in Brotkrume verteilt. Unter der Bedingung, dass der Konzentrationskontrast zwischen den Schichten ausreichend groß war, wurde durch die inhomogene Natriumverteilung eine signifikante Verstärkung der Salzwahrnehmung im Vergleich zur homogenen Verteilung erzielt. Das räumliche Verteilungsmuster der inhomogenen Proben ist dabei nicht ausschlaggebend für den Effekt der Salzverstärkung. Zukünftig kann das sogenannte „Prinzip des sensorischen Kontrasts“ beispielsweise im Bereich 3D‐gedruckter Lebensmittel effektiv genutzt werden, um Lebensmittel mit niedrigerem Salzgehalt bei gleichbleibendem Geschmacksprofil zu entwickeln.