Lebensmittel auf Getreidebasis stellen den Großteil der täglichen Energieaufnahme dar und deren Beitrag zur menschlichen Ernährung und Gesundheit sollte als kumulativ, unmittelbar und signifikant betrachtet werden. Dieser Gedanke ist im Konzept von 'funktionellen Lebensmitteln' verwirklicht. Verantwortlich dafür sind bestimmte Inhaltsstoffe, die nicht als essentiell angesehen werden, aber im Körper eine physiologische Wirkung erfüllen. Nacktgerste, die Gegenstand des angestrebten Projektes ist, verfügt über interessante technologische Eigenschaften und wird aufgrund des hohen Gehalts an Ballaststoffen sowie sekundären Pflanzenstoffen (Polyphenole und Carotinoide) als ernährungsphysiologisch wertvoll betrachtet. Die Getreidewissenschaft beschäftigt sich erst seit kurzem mit dem Thema der sekundären Pflanzenstoffe bzw. deren antioxidativem Potential und aus diesem Grund sind Daten über Gehalt bzw. Eigenschaften in technologischen Prozessen (Herstellung von Lebensmitteln) mangelhaft. Hinzu kommt, dass die meisten Daten in den USA und Kanada erhoben wurden und somit nicht jenen Gehaltsmengen in europäischen Varietäten entsprechen. Neben der Tatsache, dass der Gehalt an Polyphenolen unterschätzt wurde, sehen wir einen Bedarf für dieses Projekt. Das Projekt kombiniert in den drei Arbeitspaketen Analytik, Selektion und Produktion in einem innovativen Ansatz ernährungsphysiologisches, technologisches und agraröko-nomisches Fachwissen. Ausgehend von einer bestehenden Sammlung sollen Genotypen mit einem hohen Gehalt an Ballaststoffen (beta-Glucan) und/oder sekundären Pflanzenstoffen, selektiert werden. Schwerpunkt des Technologie-Arbeitspakets wird das Erfassen von Veränderungen der potentiell gesundheitsfördernden Stoffe, bedingt durch die Verarbeitung, sein. Die Evaluierung der antioxidativen Wirkung der hergestellten Lebensmittel hat zum Ziel, wichtige Beiträge zur Gesundheit und Lebensqualität der Konsumenten zu leisten. Kompetente Forscher aus dem Bereich Landwirtschaft, Technologie, Analytik und Ernährungswissenschaften machen dieses Projekt multidisziplinär. Die Streubreite ernährungsphysiologisch wichtiger und potentiell gesundheitsfördernder Stoffe in Gerstenvarietäten aus konventioneller Züchtung, wird erforscht werden. Langfristig gesehen sollen verbesserte, an heimische Wachstumsbedingungen angepasste Genotypen in die Gen-Pool Datenbank aufgenommen werden. Dadurch kann die österreichische Landwirtschaft in ihrer Diversität und Nachhaltigkeit positiv beeinflusst werden. Die Lebensmittelindustrie ist ihrerseits mit der zunehmenden Globalisierung und der Vereinheitlichung von Nahrungsmitteln konfrontiert, was zu einer Abnahme von lokalen Erzeugnissen führt. Bei erfolgreichem Abschluss der Forschungsarbeiten ist der Weg zum Lebensmittel mit sensorischem und ernährungs-physiologischem Zusatznutzen für den Endkonsumenten bereitet.
Aim: Valorisation of side-streams of the Citrus industry using the genetic diversity of monokarya from the basidiomycete Pleurotus sapidus. The genetic diversity of the basidiospores of Pleurotus sapidus (MKs) obtained from two dikaryotic strains of P. sapidus (Dk421 and Dk3174) will be exploited. Mks with high growth rate on milled Citrus peel, pulp and seed of orange, tangerine, lemon will be selected and grown as solid state and submerged fermentation (SF). Metabolites will be extracted and evaluated for biological activities. Samples before and after the fungal transformation taken from SSF and SF cultures will be analysed. Rapid product analyses using TLC and established coupled HPLC-DAD-ELSD will focus on the most promising strains. Specific targets are flavonoids with an increased number of hydroxyl groups on the B-ring, unsaturated carbonyls and terpenoids from the oxo-functionalisation of limonene, citronellal and farnesene isomers. High resolution and multi-dimensional GC-MS and multireaction monitoring (varying MS collision energies) will be used. Extracts from various strain/culture combinations (SSF or SF) will be lyophilized. One fraction of each sample will be tested for its biopesticide action, and another one for its quality as a feed supplement. SSF will be carried out in a rotary drum solid-substrate fermentation system.
The project is comprised of seven major work packages: 1. Generation and selection of the monokaryons (CITER) 2. Growth of the monokaryons (CITER) 3. Selection of the optimal culture conditions to obtain bioactive compounds using the selected Mk form step 2. (CITER, LUH, JLU, JUB) 4. Analytical evaluation of the biotransformation/conversion products (LUH, JLU) 5. Automated screening of Mks by chiral GC-GC (JLU) 6. Bioactivity test of crude extracts obtained from SSF and SF (IMBIV, IIB) 7. Bioprocess design and scale-up (JLU, JUB).
Die Weltbevölkerung wächst zunehmend an und damit steigt der Bedarf an Nahrungsmitteln. Die künftige Sicherung der Versorgung mit Protein als Energiequelle gewinnt immer mehr an Bedeutsamkeit. Für Industrieländer stellt eine Unterversorgung mit Protein kein großes Problem dar. Es besteht in den entwickelten Ländern eher ein gesteigertes Interesse an der Veränderung der Ernährungsgewohnheiten hin zu weniger tierischem und mehr pflanzlichem Protein. Dieses Interesse ist begründet in gesundheitlichen Aspekten und Umweltfaktoren, da die extensive Fleischproduktion umweltbelastend ist und eine geringe Nachhaltigkeit aufweist. Die Verfügbarkeit nachhaltiger Quellen für pflanzliches Protein kann sichergestellt werden durch die Entwicklung neuer Quellen oder vor dem Hintergrund der Nachhaltigkeit durch eine effizientere Nutzung der Existierenden. In der Getreideverarbeitung fallen Neben- bzw. Seitenströme an, die wenig genutzt und trotz ihres hohen Anteils an gesundheitsfördernden Komponenten wie Ballaststoffen, Proteinen und bioaktiven Komponenten verworfen werden. Hafer wird traditionell in der Form von Flocken oder als Porridge konsumiert. Industriell dient Hafer als Quelle für Ballaststoffe, das beta-Glucan. Bei der beta-Glucan-Produktion fällt als Nebenprodukt eine proteinreiche Fraktion an, welche ihre Anwendung als pflanzliche Proteinquelle in Lebensmitteln finden könnte. Darüber hinaus besitzt Hafer eine hervorragende Aminosäurezusammensetzung, die dem Haferprotein gegenüber anderen Getreideproteinen eine gesteigerte ernährungsphysiologische Wertigkeit verleiht. Für die Verwendung von Haferprotein als Lebensmittelzutat ist zum einen die Konsumentensicht auf mit Haferprotein angereicherte Lebensmittel bedeutsam, so dass eine Verknüpfung der Produktentwicklung mit der Konsumentenforschung unumgänglich ist. Zum anderen begrenzen die funktionellen Eigenschaften des ursprünglichen Haferproteins selbst die Produktpalette zur Anwendung im Lebensmittel. Insbesondere die Löslichkeit und Emulgiereigenschaften müssen verbessert werden, um Haferprotein für ein breites Spektrum an Lebensmitteln nutzbar zu machen. Ziel des vorliegenden Projektes ist die Nutzung des Haferprotein Nebenproduktes, welches bei der beta Glucan Produktion anfällt, als Inhaltsstoff für proteinangereicherte Lebensmittel. Durch vorangegangene Konsumentenstudien wird ermittelt, in welchen Lebensmitteln Haferprotein von Konsumenten akzeptiert und favorisiert wird. Durch das Überdenken der Produktionskette und effizientere Nutzung von Hafer als pflanzliche Proteinquelle kann die Selbstversorgung mit Protein in Europa gesteigert werden. Letztendlich profitiert die Umwelt von dieser Nutzung, da tierische Proteinquellen mehr und mehr ersetzt werden können. (Text gekürzt).
Großvolumige Nebenströme der industriellen Citrus-Verarbeitung werden mit Basidiomyceten fermentiert, um neben Pilzbiomasse hochwertige Metabolite wie Aromen und funktionelle Lebensmittelinhaltsstoffe zu gewinnen. Monokaryotische Stämme (Mks) des Basidiomyceten Pleurotus sapidus werden auf Schrägagar direkt in Headspace-Vials auf dem Multi-Purpose-Sampler eines Gaschromatographiesystems kultiviert und vollautomatisiert mittels GC-Tandemmassenspektrometrie analysiert. Interessante Stämme werden anschließend zusätzlich olfaktometrisch mittels GC-MS/MS-O untersucht. Die potentesten Stämme werden in Emers- und Submerskulturen überführt und die jeweils gebildeten Aromastoffe qualitativ und quantitativ erfasst. Nichtflüchtige Aromapräkursoren werden zudem hochsensitiv mittels UHPLC-MS/MS detektiert. Mittels multidimensionaler Gaschromatographie in Kopplung mit einem massenspektrometrischen Detektor werden chirale Verbindungen getrennt und charakterisiert. Um den Partnern hinreichende Mengen an Probenmaterial für die Testung der insektiziden und fungiziden Aktivität ebenso wie für die Fütterungsexperimente mit Fischen zur Verfügung stellen zu können, ist eine weitere Maßstabsvergrößerung des Fermentationsprozesses ebenso erforderlich wie die Entwicklung eines geeigneten Downstream-Processings. Am LCB werden dafür Submerskulturen im 150 L-Bioreaktor mit 100 L Medium geführt. Kulturüberstand und Myzel werden mittels Filtration voneinander getrennt, das Myzel eingefroren, ggf. zur Standardisierung lyophilisiert und den Projektpartnern zur Verfügung gestellt.