F13

Bedeutung und Kontrolle der mechanischen Beanspruchung stresssensitiver Proteine bei der Formulierung im Premix-Emulgierprozess

Die hohe Sensitivität biologischer Systeme (z.B. Proteine und Bio-Agglomerate) gegenüber mechanischer, thermischer und stofflicher Einwirkung erfordert eine stressreduzierte Steuerung bei verfahrenstechnischen Prozessen. Ziel des Vorhabens ist die Ableitung von Schädigungsmechanismen auf der Basis des Stress-Verweilzeit-Verhaltens bei mechanischer Beanspruchung von biologischen Strukturen am Beispiel des Premix-Membranemulgierens. Hierbei wird davon ausgegangen, dass die Schädigung des Proteins vom Stress-Verweilzeit-Verhalten in der Membranpore abhängt.

Im ersten Teil des Projektes wurden strukturelle Veränderungen von β-Lactoglobulin (BLG) in der Membran in Abhängigkeit von der Stress-Verweilzeit auf der Prozess- und Strukturebene untersucht. Auf Prozessebene konnte der Einfluss des Umgebungsmilieus von BLG beim Premix-Membranemulgieren auf die Fluiddynamik, die Scherbeanspruchung und die Öltropfengrößenverteilung gezeigt werden. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass auftretende Strukturänderungen des BLGs beim Premix-Membranemulgieren reversibel sind, jedoch wurde eine membrantyp- und milieuabhängige Sorption von Protein und Öl an die Membran beobachtet werden. In der zweiten Förderphase des Projekts werden die intra- und intermolekularen Wechselwirkungen sowie Sorptionsphänomene an der Membran systematisch untersucht. Die Proteinstrukturen werden unter Verwendung strukturell modifizierter Varianten von BLG (hochdruckmodifiziertes und rekombinantes BLG) variiert. Darüber hinaus wird das Enzym Lipase als Modellprotein mit komplexer Tertiär- und Quartärstruktur eingesetzt. Änderungen in der enzymatischen Aktivität werden untersucht und damit Erkenntnisse über prozessbedingten Stress und Funktionsverlust beim Premix-Membranemulgieren generiert.

Ergebnis des Projekts ist die mechanistische Aufklärung der Strukturveränderung einfacher und komplexer Proteine in Abhängigkeit des Stress-Verweilzeit-Verhaltens beim Premix-Membranemulgieren. Dieses Verständnis ermöglicht eine gezieltere Verfahrenstechnik und Anpassung biologischer Systeme an ihre spezifische Prozessumgebung.

Zuständige Institute:

Fachgebiet Lebensmitteltechnologie und -materialwissenschaften
Königin-Luise-Straße 22
14195 Berlin
IWT Verfahrenstechnik, Mehrphasenströmung
Badgasteinerstr. 3
28359 Bremen
Position Name E-Mail Telefon
Projektleiter Prof. Stephan Drusch stephan.drusch@tu-berlin.de 030-31471821
Projektmitarbeiterin Dr. Anja Maria Wagemans a.oechsle@tu-berlin.de 030-31471794
Projektmitarbeiterin Helena Schestkowa helena.schestkowa@tu-berlin.de 030-31471833
Projektleiter Prof. Udo Fritsching ufri@iwt.uni-bremen.de 0421-21851230
Projektmitarbeiter Tobias Wollborn wollborn@iwt.uni-bremen.de 0421-21851236

◄ Zurück zu Projekten