Aroma- und funktionelle Inhaltsstoffe durch de novo Biosynthese und Biotransformationen mit Bakterien, Hefen und Pilzen in maßgeschneiderten Bioprozessen

Dieses Projekt ist Teil des LOEWE-Schwerpunkts AROMAplus, der gemeinsam mit der Hochschule Geisenheim University und der Justus-Liebig-Universität Gießen besteht. Ziel dieses Schwerpunktes ist es, die Mechanismen der Entstehung von Aroma- und funktionellen Inhaltsstoffen besser zu verstehen und mit diesem Wissen biotechnologische Verfahren zu entwickeln, um neue Wertschöpfungsketten ausgehend von pflanzlichen Rohstoffen der heimischen Wirtschaft aufzubauen. Der Fokus des DFI liegt dabei auf drei unterschiedlichen Gebieten:

Identifizierung von Enzymaktivitäten und Naturstoffen aus autochthonen

Mikroorganismen

Die Mikroorganismen, die die Oberflächen von Weintrauben und anderem Obst besiedeln, spielen teilweise eine wichtige Rolle bei der Aromen-Bildung bzw. deren Freisetzung. Solche Mikroorganismen werden gezielt hinsichtlich ihres Einsatzes in Getränke-Herstellverfahren sowie auf interessante Enzyme und Inhaltsstoffe durchmustert. Das DFI wird dabei seine Expertise in entsprechenden Screening und Analytik-Methoden, auch mittels spezifischer Isotopenmarkierungs-Techniken, einsetzen und weiterentwickeln.

Neue funktionale Inhaltsstoffe durch maßgeschneiderte Prenylierungsmuster

Viele Naturstoffe erhalten durch eine Prenylierung, d.h. einer Enzym-katalysierten Übertragung einer Isoprenoid-Kette, einen hydrophoben Molekülteil, der unter anderem die Membrangängigkeit erhöht. Um z.B. antioxidative Naturstoffe aus heimischen Obst-produkten auf diese Weise gezielt modifizieren und damit ihren Transport über Zellmembranen beeinflussen zu können, konstruiert das DFI eine Sammlung von Zell-basierten Prenylierungs-Katalysatoren. Dabei kommen die kürzlich im Institut entwickelten ungewöhnlichen Prenylketten zum Einsatz, die maßgeschneiderte Modifikationen von Molekülen möglich machen.

Fermentativ hergestellte Getränke mit hohem Vitamingehalt

 Nahrungsmittel waren in der Menschheitsgeschichte im Hinblick auf ihre Inhaltsstoffe oft an die Bedürfnisse der Konsumenten angepasst. Um eine für moderne Ernährungsformen optimale Nährstoffversorgung zu ermöglichen, bietet sich die Verwendung bestimmter, lebensmitteltauglicher (»food grade«) Mikroorganismen im Herstellprozess an. Das DFI will hier seine Erfahrung bei der Produktion bestimmter Inhaltsstoffe nutzen, um in Zusammenarbeit mit den Partnern die Grundlagen für die Herstellung entsprechender Nahrungsmittel zu schaffen und diese in die Anwendung zu bringen.