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Die Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit bioaktiven und funktionellen Lebensmittelinhaltsstoffen. Grundlegend für die Studien ist eine eindeutige chemische Charakterisierung der aktiven Moleküle durch modernste instrumentell-analytische und bioanalytische Verfahren. Die Aktivität wird anschließend an kultivierten Zellen oder in Zusammenarbeit mit der Universitätsklinik in Humanstudien ermittelt.

Systemgeleitete Lebensmittelchemie: gerichtete und ungerichtete Proteom-/Peptidomanalyse, gerichtete Metabolomanalyse

Interaktion zwischen Nahrung und Gehirnfunktion (Neurotrition)

Nicht-enzymatische posttranslationale Modifikationen von Proteinen und Peptiden

Antimikrobiell wirksame und immunmodulierende Lebensmittelinhaltsstoffe

Evaluation funktionell selektiver GPCR-Liganden durch gerichtete Proteomanalyse

Entwicklung bioanalytischer und massenspektroskopischer Methoden für die Lebensmittel- und Bioanalytik



Systemgeleitete Lebensmittelchemie: gerichtete und ungerichtete Proteom-/Peptidomanalyse, gerichtete Metabolomanalyse

Um die Bioaktivität von Lebensmitteln umfassend verstehen zu können, müssen sowohl die Lebensmittelinhaltsstoffe als auch die Reaktionen des Organismus auf ein Lebensmittel möglichst vollständig beschrieben werden. Dafür eigenen sich sowohl gerichtete, als auch ungerichtete Methoden der Proteom-, Peptidom- und Metabolomanalyse. In der Arbeitsgruppe werden verschiedene gekoppelte mehrdimensionale massenspektrometrische Verfahren eingesetzt, um veränderte Proteinexpressionsmuster (zum Beispiel als Reaktion auf Stimulation der Zellen durch Wirkstoffe) zu erfassen. Dabei werden Proteinarrays definiert und deren zelluläre Expression z. B. mittels SILAC UHPLC/MS/MS MRM quantifiziert.
Die Kombination verschiedener, zum Teil hochauflösender massenspektrometrischer Verfahren ermöglicht die Peptidomanalyse, die z. B. eingesetzt wird, um das Profil bioaktiver Peptide in Milch und Milchprodukten zu identifizieren.


Nicht-enzymatische posttranslationale Modifikation von Proteinen und Peptiden

Proteine und Peptide erfahren während der Prozessierung von Lebensmitteln vielfältige chemische Veränderungen. Diese nicht-enzymatischen posttranlationalen Modifikationen, wie z.B. Oxidationsprodukte, Glykierungsprodukte (AGEs) oder Maillard Produkte beeinflussen wesentlich die physiologischen und toxikologischen Eigenschaften der Proteine. Ähnliche chemische Prozesse spielen auch im menschlichen Organismus bei der Entstehung von Krankheiten, zum Beispiel im Zusammenhang mit Diabetes, Niereninsuffizienz oder der Alterung eine tragende Rolle. Mit modernsten massenspektroskopischen Verfahren ist es nun gelungen, diese Modifikationen systematisch zu erfassen und zeitaufgelöst für jede Bindungsstelle im Protein und für jedes Produkt zu quantifizieren. In einer ersten klinischen Pilotstudie konnte bei Säuglingen ein Zusammenhang zwischen der Aufnahme von AGEs durch die industriell gefertigte Säuglingsnahrung und deren endogenen Bildung ermittelt werden.

Antimikrobiell wirksame und immunmodulierende Lebensmittelinhaltsstoffe

Kohlenhydrate führen während der Lebensmittelprozessierung nicht nur zu Proteinveränderungen, sondern können auch vielfältige andere Reaktionen eingehen. In stark erhitzten Lebensmitteln reagieren Zucker mit anderen niedermolekularen Verbindungen, wie zum Beispiel Aminosäuren oder auch Polyphenolen zu bioaktiven Abbauprodukten. Wichtige bioaktive Abbauprodukte stellen dabei unter anderem Aminoreduktone oder oligomere Melanoidine dar. Es konnte gezeigt werden, dass Röstprodukte im Kaffee das Potential besitzen, in Makrophagen zunächst eine Aktivierung (nukleare Translokation des Transkriptionsfaktors NF-kappaB) hervorzurufen und sie letztendlich in die Apoptose zu führen. Makrophagen sind zentrale Zellen des intestinalen Immunsystems, die im gesunden Organismus die natürliche Immunreaktionen vermitteln, bei entzündlichen Darmerkrankungen aber, wie zum Beispiel Morbus Crohn, durch eine Überaktivierung zur Pathogenese beitragen. Durch eine aktivitätsgeleitete Fraktionierung konnten die bioaktiven Moleküle im Kaffee identifiziert werden. Weiterhin konnten im Kaffee antimikrobiell wirksame Inhaltsstoffe identifiziert werden. Durch die Integration dieser Stoffe in Folien konnten funktionelle Verpackungsmaterialien entwickelt werden.


Entwicklung bioanalytischer und massenspektroskopischer Methoden für die Lebensmittel- und Bioanalytik

Weiterhin beschäftigt sich die Arbeitsgruppe mit der Entwicklung bioanalytischer und massenspektroskopischer Verfahren zum praktischen Einsatz für die hochsensitive Lebensmittel- und Bioanalytik. So konnten zum Beispiel verschiedene Analysemethoden für die Quantifizierung des Antibiotikum-Konservierungsstoffes Nisin und des Konservierungsstoffes und Allergens Lysozym in Lebensmitteln entwickelt werden.