Microalgae is considered as a promising substitute resource for both energy and human health, as they contain high amount of carbohydrates, proteins and lipids, while not grabbing arable land. The main concept is a hydrothermal bio-refinery. First the valuable substance will be extracted followed by residue converted by hydrothermal liquefaction and the process water treated by aqueous phase reforming. As the last step reaction water with nutrients should be used for the production of algae. In the whole process the reaction medium is water. Contents: Microalgae is a rich source of carbohydrates, proteins, minerals, vitamins, oils, fats and polyunsaturated fatty acids (FUFAs), which are important food supplements. Production of algal extracts involving toxic organic solvents or aggressive extraction that could deteriorate biologically active compounds. Water in high pressure and temperature condition has a lower dielectric constant, which means it can work as a polar solvent. Sub- and supercritical water (critical point 374?, 22.1MPa) is a feasible green solvent for algal extracts production. Aims: By optimizing extraction conditions, the highest efficiency should be obtained while maintaining the functional properties of extracts. A selectivity of substance of different polarities will be reached by applying different temperatures and pressures around critical point. Approach: Pretreatment of selected algae samples - mechanical, ultrasonic, chemical, enzymatically - Extraction process - temperature, pressure, flow rate, modifiers - kinetics of extraction - evaluation of bioactive properties of extracts - other mechanical factors affecting extraction efficiency.
Gemeinsam mit marokkanischen Partnern untersuchen wir die Belastung von Fischen in marokkanischen Küstengewässern. Die Marokkanische Atlantikküste gehört zu den reichsten Fischgründen der Welt. Zusammengenommen verläuft die Küstenlinie Marokkos über 2141 Meilen entlang der Mittelmeerküste und des Atlantiks. Die Fischereiwirtschaft war seit den 1930er Jahren der größte Industriesektor in Marokko und hat sich seit den 1980er Jahren enorm entwickelt. Zusammen mit Abfallmanagement und Wüstenbildung gelten Wasserqualität und Küstenverschmutzung als die zwei wichtigsten Umweltthemen in Marokko. Fische, die benthisch oder demersal in Ästuaren oder küstennah leben sind die am meisten von heimischer Umweltbelastung betroffenen Organismen im marinen Nahrungsnetz. Während Verschmutzung von Oberflächengewässern überwiegend periodisch auftritt, bleibt die Kontamination im Sedimenten bestehen. Benthische Fischarten wie Süßwasseraal, Meeraal und Muräne sind während ihrer Wachstumsphase relativ stationär und leben im direkten Kontakt zu Sedimenten und reichern von dort Schadstoffe an. Das ist einerseits in ihrer hohe Position in der Nahrungskette begründet und liegt andererseits an ihren hohen Fettgehalten. Durch Analyse des Europäischen Aals (Anguilla anguilla), des Meeraals (Conger conger) und der Mittelmeer-Muräne (Muraena helena) auf Schwermetalle und PAH-Metaboliten (Abbauprodukte von Erdölkohlenwasserstoffen) an Probeorten entlang der marokkanischen Mittelmeer- und Atlantikküste wollen wir eine Karte mit küstennahen Belastungsschwerpunkten erstellen sowie eine Risikoabschätzung für den Fischverzehr in diesen Regionen abgeben. Eine landesweite Untersuchung der unterschiedlichen Kontamination in Fischen fehlte bisher. Das Projekt hat zum Ziel PAH-Metabolite und Schwermetalle in den Fischarten, Europäischer Aal, Mittelmeer-Muräne und Meeraal aus Marokko zu bestimmen. Daher ist die Probenahme eine wichtige Aufgabe und wird gemeinschaftlich geplant bevor die Untersuchungen beginnen. Probenahmegebiete werden in drei Hauptregionen (Anzahl der Gebiete) ausgewählt: Atlantikküste (4), Mittelmeerküste (3), Ästuarien (2) und wenig belastetes Vergleichsgebiet (1). Der Fisch wird von ansässigen Fischern oder auf den Märkten gekauft. Wenn möglich, werden Fischerboote in die Probenahme vor Ort einbezogen. Insgesamt werden maximal 450 Proben (Einzelfische) untersuchtForscher aus Deutschland und Marokko werden zusammen arbeiten. Chemische Analysen werden im Thünen-Institut stattfinden während Probennahme und Teile der Probenvorbereitung in der Mohammed V Universität in Marokko durchgeführt werden. Marokkanische Studenten werden in Deutschland Verfahren erlernen und danach mit Unterstützung deutscher Kollegen die Möglichkeiten für Untersuchungen in Marokko prüfen. Forscher aus Deutschland werden in Marokko weitere Probenahmen durchführen. Es wird ein bi-nationales wissenschaftliches Netzwerk aufgebaut, das die beiden Disziplinen Biologie und analytische Chemie umfasst.
Molkenproteine werden auf Grund ihrer hervorragenden technologischen und ernährungsphysiologischen Funktionalität zur Verbesserung der Produktqualität eingesetzt. Molkenproteine stellen etwa 20 Prozent des gesamten Milchproteins dar, sie verbleiben bei der Käseherstellung in der Molke und fallen dadurch in großen Mengen (ca. 120.000 t im Jahr 2009) an. Durch eine Funktionalisierung der Molkenproteine sind besondere lebensmitteltechnologische Anwendungen möglich. Eine geeignete Möglichkeit dafür ist die Mikropartikulierung, d.h. die Partikelbildung durch Aggregation der Proteine. Außer in Milchprodukten finden mikropartikulierte Molkenproteine bereits einen breiten Einsatz auch in der Fleisch-, Fisch-, Süß- und Backwarenindustrie sowie in der pharmazeutischen Industrie. Ein wirtschaftlicher Nutzen ergibt sich beispielsweise durch eine Reduzierung des Fettgehaltes, eine Verbesserung der sensorischen Qualität sowie eine Erhöhung der Produktausbeute. Die physikalisch-chemischen Eigenschaften der mikropartikulierten Molkenproteine, wie Partikelgröße, Denaturierungsgrad und Struktur der Aggregate, werden hauptsächlich durch die thermische Behandlung und die Schereinwirkung bestimmt. Diese bestimmen das Verhalten der Proteinaggregate im Endprodukt. Die Forschungsstelle untersucht seit Jahren die Funktionalisierung von Proteinen, insbesondere von Molkenproteinen. Hierbei werden verfahrenstechnische Prozesse, wie z.B. eine thermisch-mechanische Behandlung, eingesetzt, die bisher meist im Schabewärmetauscher erfolgte. Dieses Verfahren ist eine geeignete Möglichkeit, Molkenproteine zu partikulieren. Allerdings sind damit nur niedrige Trockenmasse- und Proteingehalte (max. 10 - 20 Prozent) bei gleichzeitig hohem Verhältnis von Lactose zu Protein möglich, wenn eine hohe Ausbeute (d.h. ein hoher Denaturierungsgrad) erzielt werden soll. Dadurch müssen große Massenströme erhitzt und relativ lange Erhitzungszeiten angewendet werden. Dies schlägt sich in einem hohen Energieverbrauch nieder. Außerdem sind die realisierbaren Prozessbedingungen, wie Scherbeanspruchung und Prozesstemperatur, begrenzt und die Standzeiten aufgrund unbefriedigend beherrschter Produktansatzbildung eher gering. Die thermisch-mechanische Behandlung kann außerdem durch einen sequentiellen Prozess realisiert werden, bei welchem das Produkt zunächst erhitzt und anschließend z.B. mittels HD-Homogenisator geschert wird; auch bei diesem Verfahren sind die möglichen Proteinkonzentrationen noch geringer. Genau diese Vorteile vereint jedoch die Extrusion. Deshalb war es Ziel des Forschungsvorhabens, Molkenproteinpartikel mit unterschiedlicher Aggregatgröße und Eigenschaften bei hohen Protein- und Trockenmassegehalten und gleichzeitig hoher Produktausbeute mittels Heißextrusion als neuem effizienteren Verfahren für die Mikropartikulierung herzustellen.
In die Richtlinie 2013/39/EG wurden 12 neue prioritäre Stoffe geregelt. Für einige Stoffe wurden die Überwachungsanforderungen (JD-UQN/ZHK-UQN) verschärft und für acht Stoffe wurde Biota-UQN eingeführt. Die Überwachung von Biota wird deshalb zukünftig erheblich an Bedeutung gewinnen. Die Etablierung geeigneter Biota-Monitoring-Programme wird dadurch erschwert, dass mit der Überwachung von Schadstoffkonzentrationen in Biota verschiedene Ziele verfolgt werden z.B. die Ermittlung zeitlicher Trends, die Ermittlung räumlicher Unterschiede in der Schadstoffkonzentration, der Schutz von Spitzenprädatoren vor Sekundärvergiftungen und der Schutz der menschlichen Gesundheit. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, wissenschaftliche Grundlagen für eine Monitoringstrategie zu entwickeln, die die verschiedenen Ziele integriert sowie den Anforderungen der UQN-Richlinie genügt. Im Rahmen des Projekts soll der Einfluss verschiedener Parameter wie Fischart, Alter/Länge/Gewicht, Geschlecht, zu untersuchendes Gewebe, Trophie-Stufe und Fettgehalt auf die ermittelten Schadstoffkonzentrationen in ausgewählten Flussgebieten/Seen systematisch untersucht werden. Die Ergebnisse sollen genutzt werden, um gemeinsam mit den Bundesländern eine geeignete Überwachungsstrategie für Biota gemäß RL 2013/39/EU zu entwickeln. Darüber hinaus sollen Schadstoffgehalte in Fischen mit denen in Spitzenprädatoren (Otter, Fischadler) verglichen werden, um zu beurteilen, ob die angewendeten UQN ausreichenden Schutz gewähren.
Eine Vielzahl organisch verunreinigter, industrieller Abwaesser fallen als heisse Prozessstroeme an. Die Entwicklung eines Verfahrens zur direkten biologischen Abwasserreinigung unter Ausnutzung des Abbaupotentials thermophiler Mikrorganismen haette wesentliche Vorteile gegenueber mesophilen Verfahren. Das Loeslichkeitsverhalten der Verunreinigungen sowie der uebergang von fester zu fluessiger Phase bei hoeherer Temperatur gelten als vorteilhaft fuer die Abbaubarkeit von schwerloeslichen Substraten wie z.B. Fetten. Stofftransportvorgaenge werden erleichtert und eine bessere Energiebilanz ist zu erwarten, da aufwendiges Kuehlen der Abwasserstroeme ueberfluessig waere. Gleichzeitig erfolgt eine weitgehende Hygienisierung des Ueberschussschlammes. Bei einem Screening-Programm nach geeigneten thermophilen Mikroorganismen wurde z.B. ein Organismus isoliert, welcher bis 70 Grad C. auf Olivenoel gutes Wachstum zeigt und grosse Mengen fettspaltenden Enzyms (Lipase) produziert. Eine erste Anwendung dieses Mikroorganismus wird hier kurz am Beispiel der aerob-thermophilen Behandlung von Wollwaschwasser beschrieben. Dieses Abwasser aus der Wollentfettung zeichnet sich durch einen hohen Fettgehalt aus und gilt wegen der vermeintlichen schlechten biologischen Abbaubarkeit seiner Inhaltsstoffe als besonders problematisch. Das Wollwaschwasser faellt aus dem Prozess mit Temperaturen von 55-65 Grad C. an und ist daher praedestiniert fuer ein thermophiles Verfahren. Bei den durchgefuehrten Experimenten zur aerob-thermophilen Behandlung des Wollwaschwassers stellte sich bei 65 Grad C. bereits nach kurzer Zeit eine stabile Biomasse und ein konstanter TOC (total organic carbon)- Abbaugrad von 50 Prozent ein. Auch ergab sich dabei, dass ein aerobes Verfahren in Bezug auf ausreichenden Sauerstoffeintrag durchaus zu verwirklichen ist. In diesem Zusammenhang war bereits gezeigt worden, dass der Sauerstoff Eintrag bei hohen Temperaturen wesentlich guenstiger verlaeuft, als es die Temperaturabhaengigkeit der O2-Loeslichkeit in Wasser vermuten laesst. Theoretische Berechnungen sowie Messungen zwischen 30 Grad C. und 90 Grad C. ergaben, dass dafuer die ueberproportionale Zunahme des Diffusionskoeffizienten mit steigender Temperatur entscheidend ist. Neben der weiteren Entwicklung eines Verfahrens zur thermophilen Behandlung fetthaltiger Abwaesser wird eine detaillierte Charakterisierung der thermophilen Lipase angestrebt.
Zielstellung: Im Rahmen der wissenschaftlichen Begleitung von Besatzmaßnahmen waren Stichproben des Besatzmaterials zu untersuchen und auf dieser Basis eine Einschätzung der Qualität vorzunehmen. Darüber hinaus sollten die 2013 begonnenen telemetrischen Untersuchungen zu den bevorzugten Wanderwegen und -zeiten sowie den Abwanderungsgeschwindigkeiten von Blankaalen aus Berliner Gewässern fortgesetzt werden. Material und Methoden: Von insgesamt 403 Aalen aus vier Besatzlieferungen wurden allgemeine morphometrische Daten erhoben, das Geschlecht bestimmt, eine makroskopische Untersuchung der Körperoberfläche und der inneren Organe auf pathologische Veränderungen und Parasitierungen vorgenommen und die Kondition der Fische durch Bestimmung der Bruttoenergie beurteilt. Im Frühjahr und Herbst 2014 wurden weitere 24 Blankaale mit zwei verschiedenen Typen von akustischen Sendern bestückt und ausgesetzt. Eine erste Zwischenauslesung und Auswertung der aufgezeichneten Daten erfolgte im Herbst 2014. Ergebnisse: Die durchgeführten Untersuchungen bestätigten, wie in den Vorjahren, eine insgesamt gute Qualität des Aalbesatzmaterials. In den Stichproben des diesjährigen Farmaalbesatzes wurden fast ausschließlich Weibchen festgestellt, jedoch bei einem hohen Anteil nicht geschlechtsdifferenzierter Tiere von 90 %. Damit sind keine gesicherten Aussagen zur späteren Ausprägung des Geschlechterverhältnisses im Gelb- und Blankaalstadium möglich, ein überwiegender Weibchenanteil erscheint jedoch wahrscheinlich. Etwa 2 % der Besatzaale waren mit dem Schwimmblasennematoden A. crassus befallen. Der Anteil der Aale mit befallsbedingten Schwimmblasenschädigungen betrug 11,2 %. Die Kondition der besetzten Aale wurde anhand des Bruttoenergiegehaltes, des Korpulenzfaktors und des eingelagerten Eingeweidefettes als gut eingeschätzt. Nach den ersten Ergebnissen der telemetrischen Untersuchungen verbleibt ein großer Teil der Blankaale aus Berliner Gewässern noch längere Zeit im Gewässersystem. Abwandernde Blankaale folgen überwiegend dem Hauptstrom; Schifffahrtskanäle werden hingegen selten genutzt. Das jahreszeitliche Aktivitätsmuster der Blankaale ist erwartungsgemäß von zwei Hauptaktivitätsphasen im Frühjahr und Herbst geprägt. Dabei sind die abwandernden Blankaale überwiegend nachtaktiv. Die Phasen höchster Aktivität liegen in den Dämmerungs- und ersten Nachtstunden.
Anlass und Zielsetzung des Projektes Die Aquakultur ist ein expandierender Wirtschaftszweig. Ihre Entwicklung zum am stärksten wachsenden Bereich der Welt-Nahrungsgüterproduktion geht einher mit dem wachsenden Bedarf an fischgerechtem Futter bei begrenzt verfügbarem Fischmehl und Fischöl und der Anforderung Fischexkretionen und Prozesswasser umweltgerecht zu verwerten. Diese Problemstellungen waren Anlass des Projektes. In der Aquakulturproduktion werden in einigen Regionen Mikroalgen genutzt. Weltweit forcieren Biotechnologen Projekte, um die Nutzung des Potentials von Mikroalgen voranzutreiben. Die Bedeutung der Mikroalgen als Primärproduzent in der aquatischen Nahrungskette, Kohlenstoff- und Nährstoff- Assimilierer, Sauerstoffproduzent und Lieferant essentieller Nähr- und Rohstoffe ist unbestritten. Seit den 60- er Jahren haben sich Produktionsvolumina, Applikationsvielfalt und das naturwissenschaftliche und wirtschaftliche Interesse an Mikroalgen kontinuierlich entwickelt. Das Projekt zielte darauf, mit Hilfe der Mikroalgenbiotechnologie einen Beitrag zur Lösung der genannten Aquakulturprobleme zu leisten. Es sollten Technologien zur umweltgerechten Erzeugung fettsäurereicher Mikroalgenbiomasse für eine Fischöl- bzw. - mehl- Substitution entwickelt und optimiert werden. Das beinhaltete - das Screening von Mikroalgen, die sich an Fischproduktionswasser adaptieren, Nährstofffrachten effizient und unter wechselnden und extremen Bedingungen für die Biosynthese in fett- und proteinreiche, ernährungsphysiologisch geeignete wertvolle Biomasse verwerten (AP1), - die Entwicklung und den Bau einer mit Fischproduktionswasser betreibbaren Algenkultivierungsanlage - eines integrierbaren PBR (AP2), - Integration des PBR in eine Fischzucht-Kreislaufanlage (AP2), - die Verwertung der Nährstofffrachten der Fischzucht für das Wachstum der Algenzellen und deren physiko-chemische, biologische und Nährwert- Analyse (AP2), - die Entwicklung eines integrierbaren, effizienten, wertstoffschonenden Verfahrens zur Algenbiomasse-Ernte (AP2), - die Entwicklung angepasster Rezepturen, einer wertstoffschonenden Algendosierung und die Produktion neuartiger Futtermittel (AP3; AP4) und - die in vivo Testung der entwickelten Algen-Versuchsfuttermittel (AP5).
| Origin | Count |
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| Bund | 16 |
| Type | Count |
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| Förderprogramm | 16 |
| License | Count |
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| offen | 16 |
| Language | Count |
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| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 11 |
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| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 11 |
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