Hannover Messe 2019 | Transfer | Nanowissenschaft | Agrar & Ernährung

Essbare Schutzfilme für Lebensmittel

Lebensmitteltechnologie präsentiert Milchproteine auf der Hannover Messe

Wenn Milch zu Käse verarbeitet wird, bleibt eine wässrige, grün-gelbe Flüssigkeit übrig: Molke. Getrocknete Molke, sogenanntes Molkepulver, enthält vor allem Milchzucker und hochwertiges Protein. In der Landwirtschaft wird es deshalb als Futtermittel eingesetzt oder als Zusatzstoff in der Lebensmittelproduktion. Eine weitere Anwendung wäre in der Lebensmitteltechnologie denkbar: Ein Forschungsprojekt vom Institut für Humanernährung und Lebensmittelkunde der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) untersucht, wie aus in Molke enthaltenen Proteinen sogenannte Fibrillen hergestellt werden können. Das sind wenige Nanometer lange Fasern, die Emulsionen stabilisieren können oder auch hauchdünne, essbare Filme ausbilden, die Lebensmittel vor Oxidation schützen. Am CAU-Stand auf der Hannover Messe stellt die Arbeitsgruppe das Projekt in dieser Woche vor.

Molke enthält eines der am besten charakterisierten Proteine: ß-Lactoglobulin (BLG). „Wir kennen seine Struktur und wissen exakt, wie es sich verhält. Außerdem ist es als Bestandteil von Molke extrem gut verfügbar“, betont Dr. Julia Keppler aus der Abteilung Lebensmitteltechnologie der CAU die Vorteile des Proteins, das im Fokus ihres Forschungsprojekts steht. Sie nutzt BLG, um daraus Fibrillen, amyloide Aggregate, zu bilden. Aufgrund ihrer besonderen Struktur und Oberflächenaktivität besitzen sie Eigenschaften, die für die Lebensmittelverarbeitung genutzt werden können.

Momentan arbeitet das Projektteam mit flüssigen Grenzflächen und stabilisiert Schäume und Emulsionen. Das nächste Ziel ist es, lebensmittelverträgliche und biologisch abbaubare Filme herzustellen, die man zur Beschichtung von Oberflächen nutzen kann. Sie könnten zum Beispiel Lebensmittel vor Oxidation schützen. Dazu werden die aus dem Molkeprotein hergestellten Strukturen genau analysiert, zum Beispiel welche funktionellen Eigenschaften mit verschiedenen amyloiden Morphologien verknüpft sind. So erhält das Forschungsteam Informationen darüber, wie stabil die Aggregate bei der Verarbeitung sind, ob sich Emulsionen damit stabilisieren lassen oder wie stark die Produkte oxidieren.

Um solche Molkenproteinfasern herzustellen, wird das Protein zunächst in saurem pH-Wert gelöst und anschließend für fünf Stunden in einem Wasserbad auf 90 Grad Celsius gehalten. Die ursprüngliche Struktur des Proteins wird so zerstört. Es entstehen kleine Peptide, die sich zu neuen Strukturen zusammensetzen – langen fadenartigen Gebilden, kleinen Kügelchen oder würmchenartigen Strukturen. Durch eine gezielte Prozessführung kann das Projektteam die gewünschte Ausprägung erreichen.  

Mit bloßem Auge oder unter dem Lichtmikroskop lassen sich diese Strukturen allerdings nicht beobachten. Rein äußerlich deutet nur die etwas viskosere, gelartige Lösung auf amyloide Strukturen hin. Das getrocknete Endprodukt ist ein feines weißes Pulver. Um seine Form und Funktion zu analysieren, nutzt das Forschungsteam ein breites Spektrum an Methoden. „Wir markieren zum Beispiel mit einem Fluoreszenzfarbstoff, der sich an bestimmte Strukturmuster bindet, sogenannte ß-Faltblätter oder messen mit Infrarotspektroskopie die Konformation der Proteine zu unterschiedlichen Zeitpunkten im Prozess“, erläutert Keppler.

Vom 1. bis 5. April 2019 präsentiert die Arbeitsgruppe ihr Projekt am Stand der CAU auf der Hannover Messe (Halle 2, Research & Technology, Stand C07). Dr. Julia Keppler hält dazu am Donnerstag, 4. April, um 12:00 sowie um 14:30 Uhr einen englischsprachigen Vortrag mit dem Titel „Functional whey protein fibrils for coatings and films“.

Die Arbeiten sind Teil eines Schwerpunktprogramms der Deutschen Forschungsgemeinschaft (SPP1934 – DiSPBiotech). Das Kieler Teilprojekt leitet Dr. Julia Keppler zusammen mit Professorin Karin Schwarz und Dr. Anja Steffen-Heins.

Das Wichtigste in Kürze:
Was?   Vortrag: „ Functional whey protein fibrils for coatings and films“

Wer?    Dr. Julia Keppler
Wann? Der englischsprachige Vortrag findet am Donnerstag, 4. April, um 12:00 sowie um 14:30 Uhr statt. Die Exponate sind während der ganzen Woche zu    
               sehen.
Wo?     CAU-Messestand C07 in Halle 2 „Research & Technology“, Messegelände (Eingang Nord 2), 30521 Hannover

CAU@Hannover Messe:
Nach 33 Jahren gehen die CEBIT und die Hannover Messe zusammen. Vom 1. bis 5. April zeigen über 6.000 Aussteller auf der Weltleitmesse der Industrie neueste Entwicklungen aus den Bereichen Digitalisierung, Industrie 4.0 und der Forschung. Mit dabei ist zum dritten Mal die Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU). In der Halle 2 „Research & Technology“ stellen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus dem echten Norden 17 inter- und transdisziplinäre Forschungsprojekte vor. 39 Bühnen-Präsentationen bieten zusätzlich den Schulterblick auf aktuelle Forschungsvorhaben zu Themen wie Batterieforschung, autonome Schifffahrt oder radargestützte Immissionsmessverfahren. Gemeinsame Podiumsdiskussionen mit dem schleswig-holsteinischen Bildungsministerium und Wirtschaftsministerium, ein parlamentarischer Abend und Mitmachangebote der Kieler Forschungswerkstatt runden das Angebot ab. Informationen unter www.uni-kiel.de/hannovermesse

Kontakt:
Dr. Julia Keppler
Lebensmitteltechnologie
Telefon: +49 431 880-1401
E-Mail: jkeppler@foodtech.uni-kiel.de
www: www.foodtech.uni-kiel.de

Julia Siekmann
Wissenschaftskommunikation
Forschungsschwerpunkt Kiel Nano, Surface and Interface Science (KiNSIS)
Telefon: 0431/880-4855
E-Mail: jsiekmann@uv.uni-kiel.de
Web: http://www.kinsis.uni-kiel.de

Details, die nur Millionstel Millimeter groß sind: Damit beschäftigt sich der Forschungsschwerpunkt „Nanowissenschaften und Oberflächenforschung“ (Kiel Nano, Surface and Interface Science – KiNSIS) an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU). Im Nanokosmos herrschen andere, nämlich quantenphysikalische, Gesetze als in der makroskopischen Welt. Durch eine intensive interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Physik, Chemie, Ingenieurwissenschaften und Life Sciences zielt der Schwerpunkt darauf ab, die Systeme in dieser Dimension zu verstehen und die Erkenntnisse anwendungsbezogen umzusetzen. Molekulare Maschinen, neuartige Sensoren, bionische Materialien, Quantencomputer, fortschrittliche Therapien und vieles mehr können daraus entstehen. Mehr Informationen auf www.kinsis.uni-kiel.de