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2025 DE
Bodenbender L. · Rohn S. · Weller P.
Das volatile Metabolom („Volatilom”) von Lebensmitteln und Aromen gewinnt zunehmend an Bedeutung in den Bereichen Authentizität, Qualität und Lebensmittelsicherheit. In Form ungerichteter („non‐target”) Strategien erlauben die analytischen Ansätze detailliertere Einblicke in das Produkt und bieten durch moderne Datenanalysen ein hohes Potential zur Automatisierung und damit eine höhere Robustheit im Vergleich zu klassischen, gerichteten Analysen [1,2]. Als spannende Alternative zur Gaschromatographie‐Massenspektrometrie (GC‐MS) bietet die Gaschromatographie‐Ionenmobilitätsspektrometrie (GC‐IMS) eine oft höhere oder zumindest vergleichbare Sensitivität und Robustheit, ist jedoch durch das Prinzip des Betriebs unter Atmosphärendruck wesentlich einfacher im prozessnahen Bereich in Betrieben einsetzbar [2,3]. In den meisten Fällen erfolgt die Probennahme mit lösungsmittelfreier Probenvorbereitung anreicherungsfrei über den Gasraum („Headspace”). Dieser Ansatz minimiert die Anforderungen an Infrastruktur und Laborausstattung, verkürzt die Messdauer und spart letztlich substanziell Energie und weitere Ressourcen (z.B. Trägergase, Lösungsmittel etc.) ein [2,3]. Dies macht derartige Ansätze nicht nur wirtschaftlich effizienter, sondern auch „grüner”. Ein Anwendungsbeispiel ist die geographische Herkunftsanalyse von Rohkakaomassen mittels GC‐IMS und maschinellem Lernen. Durch die Verwendung von Elektrolyse‐Wasserstoff als Trägergas konnte die Messdauer von 25 Minuten auf 10 Minuten reduziert werden. Ein positiver Nebeneffekt der optimierten Chromatographie durch die hohe Lineargeschwindigkeit von Wasserstoff war ein deutlich höheres Signal‐Rausch‐Verhältnis, welches zu robusteren und performanteren Modellen in der Auswertung führte. Ein zweites Anwendungsbeispiel ist die Differenzierung von Schalenölen und Säften von Zitrusfrüchten auf Basis schneller chiraler HS‐GC‐IMS unter Nutzung des Enantiomerenverhältnis als relevante Variablen für das maschinelle Lernen, so z.B. in Bitterorangen ( Citrus aurantium L.) und Orangen (Citrus Sinensis (L.) Osbeck). Die höhere Anzahl an Features aus der chiralen Trennung hilft jedoch nicht nur bei der Differenzierung verschiedener Varietäten, sondern erlaubt es darüber hinaus auch, Herstellungsprozesse und Qualität der Produkte zu prüfen. Die schnelle chirale GC‐IMS‐Analytik in Verbindung mit maschinellem Lernen stellt somit eine interessante „grüne” Alternative für die Authentizitäts‐ und Qualitätsanalytik am „Point‐of‐Need” dar.
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2025 DE
Kieserling H. · Heine J. · Schroeter B.
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Aerogele aus Molkenproteinisolat ( Whey Protein Isolate , WPI) besitzen eine hohe Porosität und große spezifische Oberfläche, was sie zu vielversprechenden Trägersystemen für essenzielle Mikronährstoffe wie Zink macht. Bisher ist jedoch wenig darüber bekannt, wie Zink‐Ionen die Materialeigenschaften beeinflussen, wie viel Zink bei der Aerogelherstellung tatsächlich im Aerogel verbleibt und wie bioverfügbar es im gebundenen Zustand ist. Ziel dieser Arbeit war es, den Einfluss von Zink‐Ionen auf die Struktur und Morphologie WPI‐basierter Aerogele sowie deren Fähigkeit zur Zinkfreisetzung und zellulären Aufnahme in Caco‐2‐Enterozyten systematisch zu untersuchen. Hydrogele aus WPI und Zinkchlorid wurden bei pH 1 und pH 3 hergestellt und mit den Kontrollen Calcium‐ und Natriumchlorid verglichen. Durch Lösungsmittelaustausch und überkritische Trocknung wurden die Hydrogele in Aerogele überführt. Die analytische Charakterisierung umfasste die Metallretention mittels Flammen‐AAS, die Proteinstruktur mittels FTIR‐Spektroskopie, die spezifische Oberfläche mittels BRUNAUER‐EMMETT‐TELLER‐Analyse sowie die Morphologie mittels Rasterelektronenmikroskopie. Tryptisch verdaute und unverdaute Aerogele wurden mittels SDS‐PAGE untersucht und die zelluläre Zinkaufnahme mittels Zinpyr‐1‐Fluoreszenz in einem Caco‐2‐Zellmodell bestimmt. Die Ergebnisse zeigten, dass lonentyp und pH‐Wert die Struktur, Porosität und Oberflächentextur signifikant beeinflussen. Aerogele mit Zink‐ oder Calcium‐Ionen bildeten dabei mehr intermolekulare β‐Faltblatt‐Strukturen und damit auch mehr Wasserstoffbrücken aus als solche mit Natrium‐Ionen. Bei pH 1 führte die ausgeprägte Porosität der Aerogele zu einer geringen Oberfläche, was sowohl eine geringere Metallionenretention als auch eine hohe enzymatische Verdaubarkeit begünstigte. Im Gegensatz dazu, wiesen Aerogele bei pH 3 eine dichtere, weniger großporige Struktur auf, die zu einer höheren Zinkretention und gleichzeitig zu einer geringen Verdaubarkeit führte. Die zellbiologischen Versuche zeigten, dass Zink aus unverdauten Aerogelen nur begrenzt verfügbar war. Nach enzymatischem Verdau der Aerogele konnte jedoch eine erhöhte Zinkaufnahme in Caco‐2‐Zellen festgestellt werden ‐ diese war jedoch vergleichbar mit der von anorganischem Zinkchlorid ohne Aerogel. Diese Ergebnisse verdeutlichen das Potenzial von WPI‐Aerogelen als gezielt strukturierbare Trägersysteme für Mikronährstoffe und tragen zum Verständnis und zur Entwicklung funktioneller Lebensmittel mit kontrollierter Nährstofffreisetzung bei.
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Stadler F. M. · Ernst L. · Wefers D.
Levane sind verzweigte β‐(2?6) verknüpfte Fructane und können von verschiedenen Mikroorganismen synthetisiert werden. Einige dieser Bakterien gehören zur Gruppe der Milchsäurebakterien, wodurch sie unter anderem für den Einsatz in fermentierten Lebensmitteln von Interesse sind. Die isolierten Levane könnten dagegen als niederviskose Ballaststoffe eingesetzt werden, da sie im Gegensatz zu anderen Ballaststoffen nur geringe verdickende Eigenschaften aufweisen. Die durch partielle Hydrolyse gewinnbaren Fructo‐Oligosaccharide (LFOS) (Polymerisationsgrad 3‐10) des Levantyps könnten dagegen als kalorienarmer Zuckerersatz eingesetzt werden. Einige Studien weisen zudem darauf hin, dass Levane und LFOS präbiotische, antioxidative und immunmodulatorische Wrkungen im Körper besitzen könnten. Eine partielle Hydrolyse von Levanen ist mit Hilfe von encfo‐Levanasen möglich. Diese Enzyme spalten die linearen Bereiche innerhalb des Levanrückgrats, wodurch lineare und verzweigte LFOS unterschiedlicher Kettenlänge entstehen. Für die gezielte Produktion von LFOS aus Levan ist es deshalb wichtig die Eigenschaften und Produktspektren dieser Enzyme zu verstehen. Allerdings wurden bisher nur wenige Vertreter untersucht, daher fehlt es bisher an detaillierten sowie vergleichenden Untersuchungen. Daher war das Ziel dieser Arbeit, detaillierte Informationen über die Aktivität und Produktspektren verschiedener endo‐Levanasen zu erhalten. Daher wurden verschiedene (potentielle) endo‐Levanasen durch Expression in E. coli rekombinant gewonnen und zur Inkubation mit fermentativ gewonnenem Levan verwendet. Die Aktivität der endo ‐Levanasen wurde mittels para ‐Aminobenzhydrazid‐Assay bestimmt. Dieser erlaubt eine Analyse der Summe an reduzierenden Zuckern in der Inkubationslösung, wodurch Informationen zur Menge an entstandenen Hydrolyseprodukten erhalten werden. Die enzymatisch freigesetzten niedermolekularen Komponenten wurden mittels Hochleistungsanionenaustausch‐Chromatographie mit gepulster amperometrischer Detektion (HPAEC‐PAD) analysiert und miteinander verglichen, um Rückschlüsse auf die Hauptprodukte der enzymatischen Hydrolyse ziehen zu können. Zudem wurde die Vollständigkeit der Levanhydrolyse zu kurzkettigen Produkten mittels Größenausschlusschromatographie überprüft. Die unterschiedlichen Produktprofile der entstandenen LFOS zeigten, dass es sich bei allen untersuchten Enzymen um enc/o‐Levanasen handelt, die sich hinsichtlich der freigesetzten Produkte unterscheiden. Somit können diese Enzyme verwendet werden um gezielt LFOS‐Mischungen bestimmter Zusammensetzung herzustellen.
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2025 DE
Puchalla N. · Grafe F. · Wefers D.
Bedingt durch ihre ernährungsphysiologischen und technofunktionellen Eigenschaften werden Fructo‐Oligosaccharide (FOS) und Inulin bereits in verschiedenen Lebensmitteln als Ballaststoffe sowie als Zucker‐ und Fettersatz eingesetzt. Zur Gewinnung von Inulin wird aktuell pflanzliches Ausgangsmaterial wie Chicoréewurzeln genutzt, während FOS durch Hydrolyse von Inulin oder durch die Umsetzung von Saccharose mit ß‐Fructofuranosidasen hergestellt werden können. Die Verwendung von Inulosucrasen zur enzymatischen Synthese aus Saccharose verspricht jedoch einige Vorteile wie die Möglichkeit zur Herstellung von längerkettigen FOS oder hochmolekularem Inulin. Inulosucrasen, welche zur Familie 68 der Glykosidhydrolasen (GH68, EC 2.4.1.9) gehören, hydrolysieren Saccharose, setzen Glucose frei und können die Fructofuranose in einer Transglykosylierungsreaktion initial auf die Fructoseeinheit einer Saccharose übertragen. Anschließend kann durch den Transfer weiterer Fructoseeinheiten eine Verlängerung der erhaltenen Produkte erfolgen. Neben der Transglykosylierung der Fructofuranose kann ebenfalls Wasser als Akzeptor fungieren wodurch das Donorsubstrat ausschließlich hydrolysiert wird. Beide Teilreaktionen laufen nebeneinander ab, können jedoch in ihrer Ausprägung durch die Temperatur, den pH‐Wert und die Saccharosekonzentration gesteuert werden. Jedoch existieren bisher wenige vergleichende Untersuchungen zu verschiedenen Inulosucrasen und die entstehenden Produkte wurden häufig nicht im Detail analysiert. Daher war das Ziel dieser Arbeit, das Verständnis der Sucrasereaktion unter verschiedenen Inkubationsbedingungen zu verbessern sowie eine Identifizierung der verschiedenen Produkte vorzunehmen. Das Reaktionsverhalten von fünf rekombinant gewonnenen Inulosucrasen aus Limosilactobacillus reuteri, Lactobacillus gasseri, Lactobacillus johnsonii, Lactobacillus mulieris und Streptococcus mutans wurde im Detail untersucht. Zur Beurteilung der Produktzusammensetzungen unter verschiedenen Bedingungen wurde eine Variation der Saccharosekonzentration, der Temperatur und der Enzymmenge vorgenommen. Das niedermolekulare Produktspektrum wurde mittels Hochleistungsanionen‐austauschchromatographie mit gepulster amperometrischer Detektion (HPAEC‐PAD) betrachtet und über die Verwendung von Massenspektrometrie sowie der Isolierung von Standardsubstanzen konnten verschiedene Produkte wie bspw. Inulo‐Oligosaccharide identifiziert werden. Zudem wurde das von den jeweiligen Inulosucrasen gebildete polymere Inulin isoliert und mittels Hochleistungs‐Größenausschlusschromatographie mit Mehrwinkellaserlichtstreu‐ und Brechungsindexdetektion (HPSEC‐RI/MALLS) sowie einer Analyse der glykosidischen Bindungen im Detail charakterisiert. Dabei zeigte sich, dass alle Inuline ein hohes Molekulargewicht sowie Verzweigungen am β‐2,1 ‐verknüpften Rückgrat aufwiesen. Somit konnten detaillierte Informationen über die oligo‐und polymeren Produkte verschiedener Inulosucrasen gewonnen werden.
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Brand N. · Müller O. · Wefers D.
4,6‐α‐Glucanotransferasen sind stärkemodifizierende Enzyme, die Stärke/Maltodextrine in lsomalto‐/Malto‐Polysaccharide (IMMPs) umwandeln. Dabei spalten sie eine Glucose‐Einheit am nichtreduzierenden Ende eines Stärke‐/Maltodextrinmoleküls ab und transferieren diese unter der Bildung einer α‐1,6‐Verknüpfung auf das nichtreduzierende Ende eines zweiten α‐1,4‐verknüpften Akzeptormoleküls, an dem bei mehrfacher Wiederholung der Reaktion eine längere Kette aus α‐1,6‐verknüpften Glucopyranosen entsteht. Der Anteil an a‐1,6‐Verknüpfungen sowie die Länge der α‐1,6‐verknüpften Abschnitte hängt dabei von dem verwendeten Enzym sowie dem Substrat und potentiell auch von den Reaktionsbedingungen ab. Neben der Transferaseaktivität besitzen 4,6‐α‐Glucanotransferasen auch eine Hydrolyseaktivität, bei der Wasser als Akzeptormolekül fungiert, was zur Freisetzung des intermediär gebundenen Glucosemoleküls führt. In vorangegangenen Studien wurde die Menge an freigesetzter Glucose jedoch häufig nicht quantifiziert, dazu wurde oft keine detaillierte Charakterisierung der enzymatisch synthetisierten IMMPs vorgenommen. Das Ziel der Untersuchungen war es daher, die strukturelle Zusammensetzung der Reaktionsprodukte drei verschiedener 4,6‐α‐Glucanotransferasen im Detail zu untersuchen. Dafür wurden zwei verschiedene Maltodextrine sowie Weizenstärke bei verschiedenen pH‐Werten und Temperaturen umgesetzt. Die gebildeten Produkte wurden anschließend mittels 1 H‐NMR‐Spektroskopie analysiert, wobei die anomeren Signale verschiedener Struktureinheiten mithilfe von Standardsubstanzen und 2D‐Experimenten identifiziert wurden. Über die Integrale der jeweiligen Signale konnten die Anteile der vorliegenden Verknüpfungen und der freigesetzten Glucose ermittelt werden. Zusätzlich wurden ausgewählte Produkte über eine enzymatischchromatographische Fingerprint‐Analyse analysiert, bei der die 1‐1,4‐verknüpften Anteile der IMMPs enzymatisch vollständig hydrolysiert und die Hydrolyseprodukte mittels Hochleistungs‐Anionenaustauschchromatographie mit gepulster amperometrischer Detektion (HPAEC‐PAD) vermessen werden. Ein Vergleich der Peakflächen ausgewählter Signale zeigt deutliche Unterschiede in der Längenverteilung der a‐1,6‐verknüpften Abschnitte. Eine Nachverfolgung der Reaktion über die Analyse der Reaktionsmischung bei verschiedenen Zeitpunkten lieferte zudem detaillierte Informationen über den Verlauf der Reaktion sowie die Umsetzung verschiedener Substrate. Somit konnte ein verbessertes Verständnis der Struktur und Bildung von IMMPs durch rekombinante 4,6‐1‐Glucanotransferasen erhalten werden.
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2025 DE
Bock A. · Rottner S. · Steinhäuser U.
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Phenolische Verbindungen (PV) sind aufgrund ihrer antioxidativen und antimikrobiellen Eigenschaften zunehmend zur Funktionalisierung von Proteinen von Interesse. Dies erfolgt in der Regel durch kovalente Modifikation. Unter alkalischen Bedingungen können bei der Inkubation von Proteinen mit PV jedoch verschiedene Reaktionen parallel ablaufen, darunter insbesondere die Bildung kovalenter PV‐Protein‐Addukte sowie die Polymerisation der PV untereinander. Welche Reaktionsprodukte bevorzugt gebildet werden, ist jedoch unklar. Da PV durch ihre Vielfältigkeit an Substituenten unterschiedlich reaktiv sein können und auch zusätzlich nicht‐kovalente Wechselwirkungen ausbilden können, ist es wahrscheinlich, dass die chemische Struktur der PV die Bildung spezifischer Reaktionsprodukte maßgeblich beeinflusst. Daher war es das Ziel dieser Studie, die Adduktbildung von PV mit β‐Lactoglobulin (β‐Lg)‐Peptiden sowie das Polymerisationsverhalten strukturell unterschiedlicher PV unter oxidativen alkalischen Bedingungen (pH 9) systematisch zu untersuchen. Fünf ausgewählte PV (Kaffeesäure, Rosmarinsäure, Chlorogensäure, p ‐Cumarsäure und Phlorizin) wurden hinsichtlich ihrer Fähigkeit zur Oxidation zu Chinonen, ihrer Neigung zur Reaktion mit den Peptiden sowie ihres Polymerisationspotenzials miteinander verglichen. Die Analyse der Reaktionsprodukte erfolgte mittels Hochleistungsflüssigkeitschromatographie mit Diode‐Array‐Detektion (HPLC‐DAD) sowie hochauflösender Massenspektrometrie (HRMS). Die Ergebnisse zeigen, dass alle untersuchten PV unter den gewählten Bedingungen kovalente Addukte mit Peptiden bilden, wobei dihydroxylierte PV mit ortho ‐Substitution (insbesondere Kaffeesäure, Rosmarinsäure, Chlorogensäure) eine deutlich höhere Reaktivität zeigten als monohydroxylierte Verbindungen. Auffällig war, dass trotz geringer Reaktivität auch monohydroxylierte PV kovalente Addukte gebildet haben. Die Polymerisationsneigung der PV untereinander variierte in Abhängigkeit von der Struktur und wurde durch Substituenten wie Carbonsäure‐ oder Zuckerreste beeinflusst. So hemmte beispielsweise die polare Struktur der Chlorogensäure trotz reaktiver ortho ‐Hydroxylierung die Ausbildung von Polymerisationsprodukten. Die Adduktbildung mit den β‐Lg‐Peptiden zeigte ebenfalls eine strukturelle Abhängigkeit: Polare PV reagierten bevorzugt mit polaren Peptiden, während weniger polare PV vermehrt mit hydrophoben Peptiden reagierten. Dies deutet darauf hin, dass den kovalenten Bindungen nicht‐kovalente Wechselwirkungen vorausgingen. Die Ergebnisse liefern neue Einblicke über das Zusammenspiel zwischen der Bildung kovalenter PV‐Protein‐Addukte und der parallel ablaufenden Polymerisation von PV unter oxidativen Bedingungen. Für eine gezielte Anwendung in proteinreichen Lebensmittelsystemen ist jedoch eine weiterführende Aufklärung der Reaktionskinetik unerlässlich, um Modifikationsprozesse präzise steuern zu können.
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2025 DE
Biwo V. · Schichtl T. M. · Pischetsrieder M.
Produkte auf Molkebasis, wie Säuglingsanfangsnahrung und enterale Ernährung, sollen Neugeborene und Patienten mit essenziellen Nährstoffen, Vitaminen und Spurenelementen versorgen. Da diese Produkte oft als einzige Nahrungsquelle dienen, müssen sie essenzielle Aminosäuren in ausreichender Menge und Qualität enthalten. Zur Gewährleistung der mikrobiellen Sicherheit und zur Verbesserung technologischer Eigenschaften wird üblicherweise eine Wärmebehandlung eingesetzt. Diese kann jedoch zur Bildung von nicht‐enzymatischen posttranslationalen Modifikationen (nePTMs) der Proteine führen, die die Verfügbarkeit von Aminosäuren sowie die Verdaulichkeit und Bioverfügbarkeit der Proteine verringern können. [1] Daher wurde in dieser Studie der Einfluss von Vitaminzusätzen auf die nePTM‐Bildung während der Erhitzung von Molke untersucht. Aus Rohmilch gewonnene Molke wurde mit 15 Vitaminen angereichert und einer simulierten industriellen Wärmebehandlung (60 °C, 72 h) unterzogen. [2] Die Proteine wurden enzymatisch mit der Endoproteinase Glu‐C verdaut und die resultierenden Peptide mittels microLC‐ESI‐MS/MS analysiert. Eine gerichtete sMRM‐Methode wurde für den orts‐ und strukturspezifischen Nachweis von nePTMs in ß‐Lactoglobulin, dem Hauptmolkenprotein, verwendet. Insgesamt konnten 15 verschiedene nePTMs an 42 Bindungsstellen des β‐Lactoglobulins identifiziert und relativ quantifiziert werden. Diese Modifikationen betrafen acht Aminosäuren, darunter fünf essenzielle. Sie umfassten Oxidations‐, Maillard‐ (primär und sekundär), Kondensations‐ und Hydrolyseprodukte. Im Allgemeinen konnte kein Unterschied zwischen fettlöslichen und wasserlöslichen Vitaminen festgestellt werden. Vitamin B2, Folsäure und Vitamin B12 zeigten deutlich hemmende Effekte. Vitamin B12 reduzierte die Bildung nahezu aller untersuchten nePTMs. Besonders deutlich war der Rückgang von Modifikationen des Lysins, wie Lactulosyllysin sowie Ne‐Carboxymethyllysin und Ns‐Formyllysin als Folgeprodukte der Maillard‐Reaktion.
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2025 DE
Gabel DLC A. · Eisfeld N. · Hellwig M.
Biotin ist ein wasserlösliches Vitamin und somit ein essenzieller Nahrungsbestandteil. Als Coenzym verschiedener Carboxylasen ist das Vitamin sowohl am Kohlenhydrat‐ als auch am Protein‐ und Fettsäurestoffwechsel beteiligt [1]. Darüber hinaus spielt Biotin eine Rolle bei der Genregulation [2]. Um diese Funktionen aufrecht zu erhalten, empfiehlt die EFSA für Erwachsene eine tägliche Zufuhr von 40 μg Biotin [3]. Da Biotin in vielen Lebensmitteln enthalten ist, wird die empfohlene Aufnahmemenge mit einer ausgewogenen Ernährung erreicht [4]. Dennoch ist Biotin in vielen Nahrungsergänzungsmitteln erhalten, da dem Vitamin eine positive Wirkung auf Haut, Haare und Nägel zugeschrieben wird [5]. In einigen Nahrungsergänzungsmitteln ist Biotin in Kombination mit dem Vitamin B2, auch Riboflavin genannt, enthalten. Riboflavin ist ein bekannter Photosensibilisator und beeinflusst damit möglicherweise die Oxidation von Biotin in den Nahrungsergänzungsmitteln. Ziel dieser Arbeit war es, die Photostabilität von Biotin in Modellsystemen und Nahrungsergänzungsmitteln zu untersuchen. Dabei sollen mögliche Abbauprodukte identifiziert und quantifiziert werden. Methodik Die Stabilität von freiem Biotin wurde zunächst in Modellsystemen in Anwesenheit des Photosensibilisators Riboflavin untersucht. Weiterhin wurden verschiedene Nahrungsergänzungsmittel in Hinblick auf Photooxidation von Biotin untersucht. Die Messungen erfolgten mittels HPLC‐QQQ‐MS. Ergebnisse Biotin ist sehr anfällig gegenüber Photooxidation in Anwesenheit von Riboflavin. Neben Biotinsulfoxid entstehen weitere einfach oxidierte Biotinderivate. Ein Hemithioactal konnte bereits als neues Oxidationsprodukt identifiziert werden. Die Identifizierung weiterer Abbauprodukte sowie die Analyse der Nahrungsergänzungsmittel steht noch aus.
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2025 DE
Güterbock D. · Keppler J. · Marel A.K.
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Milchmischerzeugnisse werden oft mit pflanzlichen Zutaten angereichert, die reich an phenolischen Verbindungen sind. Unter oxidativen Bedingungen reagieren phenolischen Verbindungen mit den enthaltenen Milchproteinen und beeinflussen deren Sekundär‐ und Quartärstruktur. Bisher ist jedoch unklar, welche chemische und räumliche Struktur die Protein‐Phenol‐Reaktionsprodukte haben und wie lebensmitteltypische Prozessierung deren Bildung beeinflusst. Darüber hinaus sind Änderungen der Proteinoberfläche bzw. das damit verbundene Bindungsverhalten der Proteine wenig erforscht. Ziel der Arbeit war die Untersuchung der Struktur und des Bindungsverhaltens der Reaktionsprodukte von β‐Lactoglobulin (βLG) mit p ‐Cumarsäure (COU), Kaffeesäure (CA), Chlorogensäure (CHL), Phloridzin (PHL) sowie einem phenol‐reichen Apfeltresterextrakt (AE). βLG wurde mit den phenolischen Verbindungen oder AE bei pH 9 inkubiert, für 1 h auf 20, 55, 75 oder 95 °C erhitzt und mittels FTIR sowie HP‐SEC auf Struktur‐ und mit Aptamer‐basiertem QCM‐D Biosensor im Hinblick auf Oberflächenveränderungen analysiert. Die FTIR zeigte für βLG+AE bei 20 sowie 95 °C eine signifikante Reduktion an intra‐und intermolekularen β‐Faltblattanteilen und damit eine partielle Proteinauffaltung im Vergleich zu unmodifiziertem ßLG, während βLG+CA und βLG+CHL eine tendenzielle Reduktion an ß‐Faltblattanteilen aufwiesen. ßLG+COU und ßLG+PHL zeigten keine signifikanten Änderungen. Die partielle Auffaltung durch AE und im geringeren Maße durch CA und CHL, ist durch die Chinonbildung zu erklären. Diese fördert die Entstehung von kovalenten Protein‐Phenol‐Reaktionsprodukten. Demgegenüber zeigten die Ergebnisse der HP‐SEC keine qualitativen Unterschiede zwischen allen Proben im Vergleich mit den Kontrollen. Die Interaktion mit phenolischen Verbindungen beeinflusst nicht die möglichen Quartärstrukturen/Aggregate des βLGs. Messungen mittels Aptamer‐basiertem QCM‐D Biosensor ergaben, dass CHL bei 20 °C in der Lage ist die Konformation oder die Verfügbarkeit der Aptamer‐Bindungsstellen von βLG signifikant zu beeinträchtigen. Die Erhitzung auf 95 °C legte wiederum neue Aptamer‐Bindungsstellen am βLG frei, was durch die räumliche Neuorientierung, welche in der FTIR beobachtet wurde, erklärt werden kann. Die Ergebnisse geben einen ersten Einblick in die Möglichkeit die βLG‐Sekundärstruktur, aber auch die Oberflächenstruktur mittels phenolischen Verbindungen gezielt zu modifizieren.
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2025 DE
Kaltner F. · Hamscher G.
Colchicin, ein Pflanzentoxin mitaneugenen und daher genotoxischen Eigenschaften, kommt vor allem in der Herbstzeitlosen ( Colchicum autumnale ) vor. Obwohl diese Pflanze seit dem Altertum auch als Arzneimittel bekannt ist, kann es bei Menschen und Tieren nach Aufnahme entsprechender Mengen Colchicin zu schweren Vergiftungen bis hin zum Tod kommen. Wird Colchicin von lebensmittelliefemden Tieren aufgenommen, ist ein Transfer in tierische Lebensmittel wie Milch oder Fleisch möglich. Dies stellt ein potenzielles Gesundheitsrisiko für Verbraucherinnen und Verbraucher dar. Ziel dieser Studie war es, auf der Grundlage der vorhandenen Literatur mögliche Eintragswege von Colchicin in die Lebensmittelkette zu ermitteln und seine Relevanzals Lebensmittelkontaminante zu bewerten. Da bestimmte Pflanzentoxine durch die Verarbeitung von Lebensmitteln beeinträchtigt werden [1]. wurde auch die Persistenz von Colchicin anhand künstlich kontaminierter Matrices analysiert. Honig wurde für 28 Tage gelagert und Milch zu Joghurt fermentiert; dabei wurden die Colchicin‐Gehalte während dieser Prozesse analysiert. Hierfür wurden die Proben mittels SPE extrahiert und Colchicin gegen einen internen Standard (Colchicin‐d6) mittels LC‐MS quantifiziert. Die Literaturrecherche zeigte, dass mit Ausnahme einer einzelnen Schinkenprobe [2] keine Positivbefunde von Colchicin als Lebensmittelkontaminante in der Fachliteratur berichtet wurden. Hervorzuheben ist allerdings, dass generell kaum (für tierische Lebensmittel) bzw. keine (für pflanzliche Lebensmittel) Studien existieren. Auch das Vorkommen in Honig ist plausibel: Aufgrund der späten Blütezeit von C. autumnale fehlen Bienen Alternativen und könnten überNektarund Pollen Colchicin eintragen. Die durchgeführten Laborexperimente zeigten die Stabilität von Colchicin bei der Lagerung von Honig und während der Fermentation von Milch zu Joghurt [3]. Folglich scheint Colchicin stabil in diesen Lebensmitteln zu sein, sobald es als Kon tarn in ante darin vorkommt. Obwohl das Risiko von Colchicin in Lebensmitteln derzeit vernachlässigbar erscheint, sind weitere Untersuchungen erforderlich, um die Datenlage zu verbessern und zu beurteilen, ob die vermehrte Ausbreitung von C. autumnale ein höheres Risiko für Nutztiere und Verbraucher darstellt als bisher angenommen.