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Institut für Lebensmittelwissenschaft und Humanernährung
 
Institut für Lebensmittelwissenschaft und Humanernährung Forschung Forschung am Institut
Molekulare Lebensmittelchemie und -entwicklung
Forschungsprojekte
Publikationen

Molekulare Lebensmittelchemie und ‑entwicklung

Prof. Dr. Tuba Esatbeyoglu

Verändertes Nachfrageverhalten (z. B. vegetarische und vegane Produkte), Nachhaltigkeit und zunehmendes Bevölkerungswachstum machen es erforderlich, hochwertige, haltbare, sensorisch ansprechende und innovative Lebensmittel zu entwickeln.

Unser derzeitiger Forschungsschwerpunkt liegt in diesem Zusammenhang auf der Entwicklung von Lebensmitteln mit alternativen Proteinquellen und alkoholfreien sowie fermentierten Getränken in unserer industrienahen Versuchsküche. Wir konzentrieren uns auf Nachhaltigkeit und die effizientere Nutzung der Ressourcen entlang der Wertschöpfungskette.

Ein weiterer Fokus unseres Lehrstuhls liegt daher auf der Verwertung von Abfällen der Lebensmittelindustrie. Hier fokussieren sich unsere Arbeiten auf die Entwicklung innovativer Lebensmittel wie auch auf die Identifizierung von technologisch und ernährungsphysiologisch relevanten Inhaltsstoffen natürlichen Ursprungs und deren Semisynthesen.
Wir untersuchen zudem den Einfluss der Lagerung und Prozessierung (konventionelle und innovative Techniken) auf Lebensmittel (Alterungs- und Prozessmarker, Sensorik, Mikrobiologie). Auch die Ermittlung von Authentizitätsmarkern ist Bestandteil der Forschung im Bereich der Lebensmittelqualität.
Unter Einsatz von Zellkulturexperimenten und molekularbiologischen Techniken bestimmen wir die toxikologische Unbedenklichkeit, Bioverfügbarkeit wie auch die gesundheitsfördernden Effekte von Lebensmitteln sowie von deren angereicherten/isolierten Komponenten.

Ziel unserer Forschungsarbeiten ist es, sensorisch ansprechende Lebensmittel insbesondere aus Nebenströmen mit hohen Nährwerten möglichst in Zusammenarbeit mit der Industrie zu produzieren. Ein weiteres Ziel ist es, Lebensmittelinhaltsstoffe zu identifizieren und zu isolieren, die als Marker für Alterung, Be-/Verarbeitung und Authentizität genutzt werden können.
Zur Bearbeitung unserer Forschungsfragen können wir unsere Expertise zu mehreren Bereichen einbringen: Lebensmittelanalytik, -mikrobiologie, -bestrahlung, Sensorik, Toxikologie, Bioverfügbarkeit, Molekularbiologie, Zellbiologie, Isolierung und Strukturaufklärung.

Wie sieht unsere Forschungsarbeit aus? Entdecke es im Video:

Lebensmittelentwicklung

  • Entwicklung innovativer Getränke z. B. auf Fermentationsbasis
  • Entwicklung proteinreicher Lebensmittel mit alternativen Proteinquellen
  • Entwicklung pflanzenbasierter Lebensmittel (z. B. Käseimitate)

Projekt: CA18101 - SOURDOugh biotechnology network towards novel, healthier and sustainable food and bIoproCesseS

Webseite zum Projekt: https://sourdomics.com/

Projekt: CA20128 - Promoting Innovation of ferMENTed fOods

Website zum Projekt:  https://fermentedfoods.eu/

 

Lebensmittelmikrobiologie

In unserem lebensmikrobiologischen BIO II-Labor führen wir Forschungs- und Auftragsarbeiten mit folgenden Schwerpunkten durch:

  • Nachweis von krankheits- und verderbserregenden Mikroorganismen in Lebensmitteln, Lebensmittelrohstoffen, Oberflächen etc.
  • Belastungs- bzw. Challengetests von Lebensmitteln mit Pathogenen und Verderbserregern zur Risikoabschätzung
  • Mikrobiologische Schnellnachweismethoden – Entwicklung und Validierung
  • Einsatz von UV-C-Strahlung zur Keimreduzierung
  • Einsatz von Dekontaminationsverfahren (Wasserstoffperoxid, Chlordioxid, UV-C-Strahlung) zur Keimreduktion
  • Mikrobiologische und lebensmittelhygienische Beratung
  • Prüfung und Beratung zur Luft-, Personal- und Umgebungshygiene

Lebensmittelanalytik

  • Extraktion von Inhaltsstoffen (z. B. per Ultraschall, SFE)
  • Qualitative und quantitative Bestimmung von Lebensmittelinhaltsstoffen
  • Methodenoptimierung, -entwicklung und -validierung mittels: (U)HPLC (DAD, Fluoreszenz), LC-MS, GC-FID, GC-MS
  • aktivitätsgeleitete Fraktionierung
  • Semisynthese und Isolierung unbekannter Verbindungen als Prozess-, Alterungs- oder Authentizitätsmarker
  • Einfluss der Lagerung und Prozessierung auf das Inhaltsstoffspektrum (Hitze, Dampfgaren etc.)
  • Authentizitätsbestimmungen
  • Strukturaufklärung

In vitro Bioverfügbarkeit und Bioaktivität

  • Überprüfung der toxikologischen Unbedenklichkeit
  • Testung der in vitro Bioaktivität in Zellkulturstudien, wie antioxidative, anti-inflammatorische, anti-diabetische, anti-kanzerogene Effekte etc. auf Gen- und Proteinebene
  • In vitro gastrointestinale Verdauung (Bestimmung per UHPLC)
  • In vitro Bioverfügbarkeit im Caco-2-Zellmodell
  • Bestimmung der Lipidperoxidation (BODIPY-Assay, MDA per HPLC)
  • Bestimmung antioxidativer Enzyme wie SOD, CAT, GPx

Methoden und Ausstattung

Im Folgenden finden Sie eine Übersicht über die Ausstattung unseres Institutes, sowie verschiedene Methoden, die wir zur Beantwortung unserer Forschungsfragen verwenden.

Lebensmittelentwicklung

  • Technikum für Speisenproduktion

    Die Ausstattung des Technikums für Speisenproduktion ist angelehnt an gastronomische Einrichtungen. Hier finden die Produktentwicklung und Herstellung von Lebensmitteln sowie die Lehre statt. An das Technikum grenzen die Räumlichkeiten für Rheologie, Sensorik, chemische Analytik und der Lebensmittelmikrobiologie. Die räumliche Nähe ermöglichen eine umfassende Ausbildung im Bereich Qualitätsmanagement, Technologie, Analyse und Entwicklung von neuen Produkten.

    Folgende Gerätschaften stehen zur Verfügung: haushaltsübliche Geräte (Mixer etc., Kühlgeräte), Fleischwolf, Kutter, Gas- und Induktionsherd, Kippbratpfanne; Heißluftdämpfer (Combi-Dämpfer), Tischgrill, Salamander, gewerbliche Mikrowelle, Fritteuse, Flexichef (multifunktionales Gargerät), Schockkühler, Klimaschrank, Pacojet 2 Plus, BioChef Arizona Sol Dörrautomat, Muurikka Tischräucherofen mit Thermostat, Hochleistungsmixer Blendtec, Vakuumkammermaschine, Rheometer, Viskosimeter, Wasseraktivitätsmess-, Texturanalysegerät, Muffelofen, Ultra-Turrax, Thermomix TM6, verschiedene Safttechnologien (Projekte “Leibniz Drinks”, "Stud.IB"), Gärschrank (bis 60 Grad)

  • Sensorik

    Beurteilung der sensorischen Qualität bei der Entwicklung von neuen Lebensmitteln (Sensoriklabor (nach DIN EN ISO 8589 mit 10 Prüfkabinen).

  • Farbmessgerät

    CM-5 Spektrophotometer von Konica Minolta

  • aw-Messgerät

    HygroPalm HP23-AW-A (Rotronic, Bassersdorf, Schweiz)

Lebensmittelmikrobiologie (Bio II / S I Labor)

  • Untersuchung von Mikroorganismen

    Im BIO II-Labor werden mikrobiologische Verfahren zur Identifikation und Quantifizierung von pathogenen, sporen- oder toxinbildenden und verderbniserregenden Mikroorganismen angewandt und getestet. Dabei werden neben den konventionellen Methoden auch verschiedene Schnellmethoden eingesetzt, angewandt und validiert. Für das Greenlight™ System wurden Applikationen für den Nachweis der Gesamtkeimzahl in Fleischprodukten, Gemüse und Milch entwickelt. Für den Nachweis von Pseudomonas aeruginosa und dem VBNC-Zustand im Wasser wurde ein Tod-Lebend-Nachweis mittels q-PCR und Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung etabliert.

  • Reduktion von Mikroorganismen
    • Diverse UV-(C) und blue light LED-Lampen

Lebensmittelanalytik

  • Analytische Chromatographie
    • (U)HPLC mit DAD: 190 – 640 nm und Fluoreszenz-Detektor: 120 – 1200 nm (Agilent 1290 Infinity LC System)
    • HPLC with DAD: 190 - 950 nm, fluorescence: (Ex: 200-700 nm, Em: 280-900 nm) refractive index detector (Agilent 1200 Infinity LC System)
    • HR UPLC-ESI/APCI MS: QTof Premier (in Kooperation mit Dr. Dräger)
  • Extraktionstechniken
    • Ultraschall (Bandelin Sonopuls HD 2200.2, Frequenz: 20 kHz, Amplitudenbereich: 10 – 100 %, 2  – 1000 mL)
    • Low pressure  (0.1-1 bar) cold plasma (plasma system type „femto“  with vacuum pump and rotary glas chamber, 13.56 MHz generator, 0-100 W; Diener electronic, Ebhausen, Germany)
  • Präparative Chromatographie
    • Flash-Chromatographie
    • Membranchromatographie
    • Countercurrent chromatography: Quattro CCC™ QuikPrep™ Chassis Mk11 with two bobbins made of stainless steel with 2.1 mm i.d. (Coil 1= 146 mL; Coil 2=148 mL) and heart cutting function (AECS-QuikPrep™ Ltd, Cornwall, England). For cooling a circulation cooler is used (MC 600 Microcool, Lauda, Lauda-Königshofen, Germany).
    • Preparative high pressure liquid chromatography (HPLC) with UV detector for four different wavelengths between 190-800 nm (TOY20DAD 800 H, Ecom, Chrastany u Prahy, Czech Republic ), Pump with a Flow of 0.001 to 50 mL/min (ECP2050, Ecom), four-way gradient valve (ECB2007, Ecom), fraction collector (ECF2096, Ecom), 2-channel online degasser (A5328, Knauer, Berlin, Germany) and various injection loops (2 mL, 500 μL and 20 μL). The system has the possibility of flash chromatography.
    • präparative Aufreinigung mittels HPLC
    • semi- und präparative HPLC: ESI-LC-MS (in Kooperation mit Dr. Dräger)
  • Spektroskopie
    • Spektrophotometrie
    • Elektronenspinresonanzspektroskopie (ESR)
    • Zirkulardichroismus-Spektroskopie
    • 1D- und 2D-NMR Spektroskopie (Bruker Ascend 600 MHz mit Avance NEO Konsole, Sample Case und Cryo-Probenkopf DUL) (in Kooperation mit Dr. Droste)
  • Photometrische Assays
    • Photometrische Assays zur Bestimmung der radikalfangenden Eigenschaften (TEAC, ORAC, FRAP, CUPRAC und DPPH)

Zellkultur und Molekularbiologie

  • Kultivierung diverser Zelllinien im S I-Labor

    z. B. Leber (HepG2, Huh7), Makrophagen (RAW246.7), Darm (Caco-2, HT-29), Ovarien (CHO)

  • Toxizitätsassays
    • Zytotoxizitätsassays (Neutralrot, LDH, MTT, WST-1, SRB, Resazurin, ATP, Plattierungseffizienz)
    • Genotoxizitätsassays (Comet, Micronucleus)
    • Mutagenitätsassays (H(P)GRT, Ames)
  • Molekularbiologie
    • Reportergenassays
    • Transfektion
    • Primer-Design
    • Real-Time PCR (QuantStudio™ 3)
    • Mikrovolumen-UV/VIS-Spektralphotometer (NanoDrop One C; 190-850 nm)
    • Western Blot Imaging System (iBright™ FL1500)
    • ELISA (Tecan Infinite M200 mit zwei Injektoren, Absorption (230-1000 nm), Fluoreszenz (230 bis 600 nm) sowie Chemilumineszenz)
    • Durchflusszytometrie
  • Enzymassays und Bioverfügbarkeit
    • Enzymassays (wie α-Amylase, α-Glucosidase)
    • Bioverfügbarkeit (Transwell-System mit Caco-2 Zellen)

Analytische Dienstleistungen

Wir bestimmen mittels photometrischer Schnellmethoden den Gesamtpolyphenolgehalt mittels Folin, die antioxidative Aktivität (TEAC, ORAC, FRAP, CUPRAC und DPPH) sowie mittels enyzmatischer Assays die anti-diabetischen Wirkungen (α-Amylase, α-Glucosidase).

Ebenso können wir Lebensmittelinhaltsstoffe mittels (U)HPLC quantifizieren.

In unserem Zellkulturlabor bestimmen wir die Cytotoxizität und Genotoxizität von Lebensmittelinahltsstoffen.

Mittels molekularbiologischer Methoden wie real-time qPCR und Western Blotting bestimmen wir diverse mögliche gesundheitsfördernde Effekte von Lebensmittelinhaltsstoffen. Weitere Screeningsysteme (z.B. auf Cytotoxizität) sind ebenfalls etabliert.

Gerne beraten wir Sie zu mikrobiologischen und lebensmittelhygienischen Fragestellungen. 

Unsere Themen in der Lehre

Die Abteilung Molekulare Lebensmittelchemie und -entwicklung ist zentral in die Lehre der Fachrichtung Lebensmittelwissenschaft der Lehramtsstudiengänge Bachelor of Science – Technical Education und Master of Education – Lehramt an berufsbildenden Schulen, sowie des fachwissenschaftlichen Masterstudiengangs Food Research and Development involviert.

Wie wird (gute) Schokolade hergestellt? Ein Einblick in den Studiengang Food Research and Development.

Die Module reichen von Vorlesungen über Fortgeschrittenenpraktika und Seminare bis zu Bachelor-, Master- und Doktorarbeiten.

Wie wird (gute) Schokolade hergestellt? Ein Einblick in den Studiengang Food Research and Development.

Prof. Dr. Tuba Esatbeyoglu

Matthieu Nourrisson

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Prof. Dr. rer. nat. habil. Tuba Esatbeyoglu
Telefon
+49 511 762 5589
Fax
+49 511 762 4927
E-Mail
esatbeyoglulw.uni-hannover.de
Web
lw.uni-hannover.de/de/tuba-esatbeyoglu
Adresse
Am Kleinen Felde 30
30167 Hannover
Gebäude
2705
Raum
134
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Letzte Änderung: 13.11.24; Dipl.-Ing. (FH) Gundula Wirries Druckversion

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