Forschungsschwerpunkt: |
Lehrstuhl für Lebensmittelchemie
Am Hubland, 97074 Würzburg Mail: schreier@pzlc.uni-wuerzburg.de Url: http://www.pzlc.uni-wuerzburg.de |
Wissenschaftliche Mitglieder:
Professoren:
Privatdozenten:
Wissenschaftliche Mitarbeiter:
Sonstige beteiligte Personen und Organisationen:
Forschungsschwerpunkte (und Projekte auf Basis der Grundausstattung):
Der Forschungsschwerpunkt umfaßt die Teilbereiche (i) Authentizität, (ii) Biogenese, (iii) Aromavorstufen und (iv) Biotransformation.
(i) Authentizität: Die Authentizität 'natürlicher' Aromen wird anhand der Enantiomerenzusammensetzung und der Analyse der Verhältnisse stabiler Isotope der Bioelemente C, H und O bestimmt. Unsere Pionierarbeiten auf dem Gebiet der Enantiomerentrennung, insbesondere zur Kopplung achiraler und chiraler Säulen in der Multidimensionalen Gaschromatographie (MDGC) sowie bei deren Kombination mit der Massenspektrometrie wurde erweitert durch die Kopplung der Kapillar-Gaschromatographie mit der Isotopenverhältnis-Massenspektrometrie (HRGC-IRMS) für die Bestimmungen von D/H-, 13C/12C- und 18O/16O-Verhältnissen. Somit sind hochentwickelte instrumentell-analytische Techniken verfügbar, um den Ursprung einer großen Anzahl an chiralen und achiralen Verbindungen zu prüfen.
(ii) Biogenese: Untersuchungen der Biosynthese- und der Abbauwege von Aromakomponenten und relevanter Stoffe des sekundären Pflanzenmetabolismus werden mit Hilfe von Markierungsexperimenten (2H, 3H, 13C, 14C and 18O) durchgeführt. Besonderes Augenmerk liegt auf der Bildung und dem Metabolismus oxygenierter Lipidderivate. Zunehmendes Interesse gilt den Interaktionen von Pflanzen und Mikroorganismen. Die Produkte werden mittels Radio-HPLC, Radio-DC, HRGC-MS, HPLC-MS/MS, HPLC-NMR und HRGC-IRMS analysiert.
(iii) Aromavorstufen: Die weltweit steigende Nachfrage der Industrie nach 'natürlichen' Aromastoffen erfordert die Anwendung neuer Strategien, um das noch unerforschte Potential 'gebundener' Aromastoffe aus pflanzlichen Quellen zu nutzen. Mit Hilfe chemisch-analytischer, enzymtechnologischer und mikrobieller Studien werden Informationen geliefert, welche die Grundlage zur industriellen Nutzung technischer Enzyme zur Freisetzung attaktiver Aromakomponenten aus pflanzlichen Geweben bilden.
(iv) Biotransformation: Biokonversionen durch Bakterien und Pilze werden eingesetzt zur (a) Untersuchung selektiver Biosynthesewege von attraktiven Aromastoffen und (b) um das große Potential von Bakterien und Pilzen zur selektiven Produktion chiraler Verbindungen zu nutzen, wodurch unsere Aktivitäten in der Bioorganischen Synthese ("Enzyme in der organischen Chemie) durch alternative Strategien ergänzt werden.
Ergebnisse:
(i) Authentizitätsstudien: Durch Anwendung verschiedener Messtechniken wie MDGC-MS und HRGC-IRMS (im Verbrenungs(C)- und Pyrolyse(P)-Modus) ist es gelungen, die wesentlichen chiralen Aromakomponenten sowie zahlreiche achirale Naturstoffe wie u.a. Benzaldehyd, Linalool, Citral, C6-Aldehyde und -Alkohole, Koffein, etc. bezüglich ihrer Herkunft zu differenzieren.
(ii) Biogenese: Die Biosynthese von (R)-Octan-1,3-diol und 2,5-Dimethyl-4-hydroxy-3(2H)-furanon wurde in Äpfeln und in Erdbeeren untersucht. Neuartige Metabolite dieser Naturstoffe wurden isoliert und charakterisiert. Die Isolierung, Klonierung und heterologe Expression einer an der Biosynthese des wichtigen Erdbeeraromastoffs 2,5-Dimethyl-4-hydroxy-3(2H)-furanon beteiligten O-Methyltransfersase gelang in Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl Pflanzenphysiologie der Universität Würzburg.
(iii) Aromavorstufen: Eine Vielfalt 'gebundener' Aromastoffe ist aus pflanzlichen Geweben strukturell charakterisiert worden. Aus Aspergillus ssp. wurden Glykosidasen erhalten, die sich für die Freisetzung von Aromastoffen aus ihreren glykosidischen Vorläufern im industriellen Maßstab eignen. Besonders eine Isoform wies aufgrund ihrer Glucosetoleranz und Stabilität in einem weiten pH-Bereich optimale Eigenschaften auf.
(i) Biotransformation: Mit Hilfe von Mikroorganismen wurden verschiedene Substanzklassen selektiv hydroxyliert und sulfoxidiert. Die erhaltenen Verbindungen sind mittels chemischer Methoden nur schwer zugänglich.
Auszeichnungen und Preise:
Dr. W. Schwab
1999 Joseph-Schormüller-Stipendium (Lebensmittelchemische Gesellschaft, Fachgruppe der Gesellschaft Deutscher Chemiker)
1998 Forschungsstipendium aus Mitteln der Jubiläumsstiftung der Universität Würzburg
Ausstattung:
Zur Ausstattung gehören neben weiteren Instrumenten die HRGC, Dynamische Headspace HRGC, HRGC-SCD, HRGC-MS, SPE-HRGC-MS, HRGC-IRMS, HPLC, HPLC-DAD, HPLC-ELSD sowie HPLC-MS/MS und HPLC-NMR. MDGC, MDGC-MS und die CD Spektroskopie stehen für Studien chemischer Konfiguration zur Verfügung. Quantifizierungen werden routinemäßig mittels HRGC-MS und HPLC-MS/MS durchgeführt, vorzugsweise mit Hilfe der Isotopenverdünungsanalyse.
Links:
Furaneol
Furaneol-OMT
Octandiol
Stabilisotopen-Analytik
Aromavorstufen