Lebensmittelentwicklung und -qualität

Abteilung 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.

Der derzeitige Schwerpunkt 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 setzen wir unsere Expertisen im Bereich Lebensmittelanalytik, -mikrobiologie, -bestrahlung, Sensorik, Toxikologie, Bioverfügbarkeit, Molekularbiologie, Zellbiologie, Isolierung und Strukturaufklärung ein.

Lebensmittelentwicklung

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

CA18101 - SOURDOugh biotechnology network towards novel, healthier and sustainable food and bIoproCesseS" ( https://www.cost.eu/actions/CA18101/#tabs|Name:overview )

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 (Projekt “Leibniz Drinks”)

  • Sensorik

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

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
  • Extraktionstechniken
    • Ultraschall (Bandelin Sonopuls HD 2200.2, Frequenz: 20 kHz, Amplitudenbereich: 10 – 100 %, 2  – 1000 mL)
  • Präparative Chromatographie
    • Flash-Chromatographie
    • Membranchromatographie
    • Countercurrent chromatography
    • präparative Aufreinigung mittels HPLC
    • semi- und präparative HPLC: ESI-LC-MS
  • 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)
  • 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)

UNSERE THEMEN IN DER LEHRE

Die Abteilung Lebensmittelentwicklung und -qualität 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.

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

Prof. Dr. Tuba Esatbeyoglu

Dr. rer. nat. Hans-Dieter Werlein

Dr. rer. nat. Tina Kostka

  • Modul: Wirkstoffe in Lebensmitteln

    B) Analytik und anwendung funktioneller Lebensmittelinhaltsstoffe (S)

    2. Semester Masterstudiengang Food Research and Development / Lebensmittelwissenschaft

  • Modul: Molekulare Lebensmittelforschung

    B) Molekulare Nachweismethoden/Nutrigenomik (S)

    3. Semester Masterstudiengang Food Research and Development / Lebensmittelwissenschaft

M. Sc. Dennis Krygier

KONTAKT

Prof. Dr. rer. nat. habil. Tuba Esatbeyoglu
Adresse
Am Kleinen Felde 30
30167 Hannover
Gebäude
Raum
134
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