TUMFIS example: Projects by organization

Eine hohe Produktvielfalt und ihre erhöhte Flexibilität in der Produktion bieten insbesondere kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMU) die Chance, sich im Markt zu behaupten oder neue Absatzmärkte zu gewinnen. Zur Erhöhung der Biervielfalt sowie zur Steigerung des Marktpotentials stellt der Einsatz von Spezial-malzen während der Bierherstellung einen aktuellen Branchentrend mit hohem Innovationspotential dar. Generell erfolgt die Einteilung der Spezialmalze in der Praxis nach ihren resultierenden Produkteigenschaften, wie erzielte Produktfarbe, Aroma/Geschmack oder Zusatznutzen, im Vergleich zu den hellen Basismalzen. Bis dato ist der Einsatz von Spezialmalzen ausschließlich auf die Beeinflussung bzw. Bewertung der direkten sensorischen Einflüsse auf das Endprodukt beschränkt, also auf farb-, aroma- und geschmacksgebende Eigenschaften. Indirekte Einflüsse (z. B. atrixeffekte) auf die sensorischen Eigenschaften – wie sie aus anderen Lebensmitteln bekannt sind – werden aktuell noch nicht berücksichtigt. Dies umfasst beispielsweise eine erbesse-rung des sensorischen Profils, aber auch der Produktstabilität (Aromastabilität bzw. -verbesserung) der Biere in Abhängigkeit der chemischen Struktur und des molekulargewichts der durch die Spezialmalze eingebrachten Melanoidine.Vor dem aktuellen Hintergrund, dass sich die Energieversorgung im Wandel befindet und aufgrund der steigenden Energiekosten die Energieeffizienz in der Produktion sowohl von Malz als auch Bier (Malzproduktion mit geringerem Weichgrad bei hellen Basismalzen, verminderte Kochzeiten im Sudhaus, verkürzte Gärzeiten) zwangsläufig ein entscheidendes Kriterium in der Praxis darstellt, gehen diese Effizienzmaßnahmen oftmals aber auch mit Defiziten in der Produktqualität, ggf. auch mit sensorischen Auswirkungen (Fehlaromen), einher. Melanoidine sind potentielle Interaktionspartner für Aroma- und Geschmacksstoffe. Ein möglicher Einfluss der Malzmelanoidine auf das Aromaprofil des Bieres und damit einhergehend eine mögliche Reduktion potenzieller Fehlaromen bzw. ein positiver Einfluss auf das Gesamtmetabolom, insbesondere des Aromas, ist im Gegensatz zu anderen Lebensmitteln, wie z. B. Kaffee, in Bier bislang noch nicht untersucht worden. Ziel des Forschungsvorhabens ist es deshalb, die Interaktion von flüchtigen und nicht-flüchtigen (Melanoidine)Substanzen zu untersuchen bzw. die gezielte Beeinflussung von flüchtigen Aromastoffen über nicht-flüchtige Stoffe zu verifizieren.

Kaffee gilt als weltweit wichtiges Handelsgut und gehört in Deutschland zu den beliebtesten Getränken. Insbesondere die Beliebtheit von Spezialitätenkaffee, welcher die Qualität und Vielfalt von Röstkaffee in den Vordergrund stellt, hat in den letzten Jahren zugenommen. Um jedoch gerade bei stark variierender Rohstoffqualität eine gleichbleibend hohe sensorische Qualität des Getränks zu gewährleisten, braucht es viel Praxiserfahrung bei der Zubereitung des Kaffeegetränks. Hierbei ist vor allem ein geeignetes Mahlergebnis entscheidend. Insbesondere bei Espressokaffee ist dies eine Herausforderung, da sich die Partikelgrößenverteilung gleich doppelt auswirkt. Zum einen legt die entstehende Partikelgrößenverteilung die Oberfläche fest, über die diegeschmacksaktiven Stoffe herausgelöst werden können. Zusätzlich legt die Partikelgrößenverteilung aber auch das Wechselspiel von Druck und Durchflussgeschwindigkeit fest, welches die Ausbeute und den Geschmackebenfalls beeinflusst. Um eine optimale Partikelgrößenverteilung zu definieren, müssen deshalb sowohl die Extraktion geschmacksaktiver Stoffe als auch der Druckverlust und das Durchströmungsverhalten betrachtet werden. Hierbei ist außerdem die Untersuchung unterschiedlicher Extraktionszeitpunkte wichtig, da sich die Einflussgrößen während der Zubereitung von Espresso stetig verändern. Eine derart ganzheitliche Betrachtung, die sämtliche Einflussgrößen in praxisnahe Untersuchungen miteinbezieht, fehlt bisher in der Kaffeeforschung.Dabei bietet gerade die mechanistische Modellierung des Prozesses erhebliche Vorteile, wie im Rahmen des IGF-Vorhabens AiF 20748 N gezeigt werden konnte.Ziel des Forschungsvorhabens ist es, aufbauend auf den Ergebnissen dieses Projektes und in einem interdisziplinären Ansatz, physikalische und chemische Zusammenhänge zwischen der Partikelgrößenverteilung des gemahlenen Röstkaffees und der Espressokaffeeextraktion aufzuklären, um eine gezielte Optimierung der Pro-duktqualität zu ermöglichen. Die experimentell erhaltenen Erkenntnisse sollen in ein mechanistisches Prozessmodell integriert werden, das zur Vorhersage der Stoffkonzentrationen von Schlüsselgeschmacksstoffen sowiezur Beurteilung des Einflusses der Partikelgrößenverteilung genutzt werden kann. Hierzu wird auf das im Rahmen des IGF-Projekts AiF 20748 N erarbeitete Basismodell zurückgegriffen, das bereits Vorhersagen von Stoffkonzentrationen für unterschiedliche Temperaturen und Durchflussraten und damit eine gezielte Steuerung dieser Einstellungen erlaubt.

Heimische Pflanzenproteine, wie z.B. Rapsprotein, sowie deren (Partial)Hydrolysate werden bereits vielfältig in der Lebensmittelindustrie eingesetzt. Aufgrund des geringeren ökologischen Fußabdrucks werden pflanzliche Proteine zunehmend tierischen vorgezogen. Nicht nur der ca. 5-10-fach geringere Energie- und Wasser-verbrauch, sondern auch der um ca. 80 % reduzierte Bedarf an Agrarflächen im Vergleich zu tierischen Pendants zeichnet Pflanzenproteine aus und unterstreicht ihre Bedeutung für eine nachhaltige Lebensmittelproduktion. Allerdings weisen pflanzenproteinreiche Lebensmittelprodukte häufig einen bitteren Geschmack auf, der bei den Verbrauchern keine Akzeptanz findet. Dieser Fehlgeschmack kann zum einen von geschmacksaktiven Peptiden oder L-Aminosäuren und zum anderen von pflanzlichen Sekundärmetaboliten, wie Saponinen und Polyphenolen, verursacht werden. Um eine stärkere Akzeptanz pflanzlich basierter Produkte zu erzielen, ist es deshalb erforderlich, den für Pflanzenproteinpartialhydrolysate typischen bitteren (Fehl)geschmack zu reduzieren. Auch die teilweise unzureichende Löslichkeit der Proteine limitiert den Einsatz in Lebensmittelprodukten. Eine über Hydrolyse verbesserte Proteinlöslichkeit und eine hieraus resultierende Optimierung der techno-funktionellen Eigenschaften der Proteine könnte das potentielle anwendungsspektrum von Partialhydrolysaten erweitern. Durch Optimierung der Hydrolyse sowie der sensorischen Eigenschaften könnten die Barrieren für den zurückhaltenden Konsum von mit Rapsproteinpartialhydrolysaten angereicherten Lebensmitteln überwunden und ein breiterer Einsatz dieser Produkte erzielt werden. Um Produkte mit angenehmem Geschmack entwickeln zu können, fehlen jedoch Kenntnisse zur chemischen Struktur, zur sensorischen Aktivität und zu den Gehaltender für den (Fehl)geschmack verantwortlichen Verbindungen in Rapsproteinpartialhydrolysaten. Ziel des Forschungsvorhabens ist es deshalb in Hinblick auf die Entwicklung sensorisch attraktiver Rapsproteinpartialhydrolysate die Aminosäurezusammensetzung dieser Verbindungen aufzuklären und die Schlüsselbit-terstoffe zu identifizieren und zu quantifizieren. Über eine gezielte Hydrolyse sowie über Up-stream- und Down-stream-Prozessschritte sollen die identifizierten Fehlgeschmacksstoffe reduziert und Komponenten, die die Technofunktionalität verbessern, angereichert werden, so dass die entstehenden Partialhydrolysate ver-besserte sensorische und funktionelle Eigenschaften aufweisen. Der Einsatz der optimierten Partialhydrolysate in Lebensmitteln (z.B. in fermentierten pflanzlichen Desserts) soll demonstriert sowie deren Qualität beurteilt werden.

RaPEQ in its third phase (RaPEQ3) will focus on two main goals i.e., further reducing the bitter taste and breeding for high protein yield.Taking advantage of the developed rapeseed mutant lines with mutated flavonol synthase genes that should reduce accumulation of kaempferol derivatives in seeds, we will develop new mutant lines. These will be further impaired throughout flavonol biosynthesis, including the accumulation of a specific hydroxylated naringenin metabolite in seeds. This compound, identified in RaPEQ2, is an effective bitter taste modulator. Regarding protein yield we intend to make use of genomic and phenomic selection methods to advance new rapeseed elite lines with high protein yield and reduced kaempferol derivatives in seeds. Furthermore, using the high throughput bitter taste identifier platform, we expect the identification and validation offurther relevant off-taste compounds in a variety of rapeseed meals and other rapeseed protein enriched fractions as well as sweet-tasting protein compound(s) in rapeseed preparations.

Natürlich vorkommende Pflanzeninhaltsstoffe können positive Auswirkungen auf Krankheiten wie Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Diabetes und Krebs, aber auch auf die Gesundheit und Performance von Nutztieren haben. Regio-Plants baut ein interdisziplinäres und transnationales Forschungsnetzwerk auf, in dem sich die Partner auf die Suche nach neuen Wirkstoffen aus heimischen Pflanzen begeben. Zusätzlich erweitern sie ihr Wissen über lokale gesundheitsfördernde Pflanzen wie Kernobst (insbesondere Äpfel), auch in Hinblick auf Auswahl der Sorten, Anbaumethoden und Lagerbedingungen.Zielgruppen der Aktivitäten sind sowohl Unternehmen (Primärproduzenten und verarbeitende Betriebe) und Verbraucher als auch die wissenschaftliche Community.

Proteinkonzentrate und Proteinisolate werden als Emulgatoren, Schaum- oder Gelbildner bei der Herstellung vieler Lebensmittel, wie z. B. Backwaren, Fleischersatzprodukten, Wurstwaren und Soßen, eingesetzt. Hinzukommen in den letzten Jahren vermehrt auch sog. „High-Protein“-Lebensmittel oder Nahrungsergänzungsmittel, wie Proteinpulver und Riegel. Zudem führt auch die stetig wachsende Weltbevölkerung zu einem erhöhten Bedarf an Proteinen. Dieser Bedarf kann nicht allein durch Proteine tierischen Ursprungs gedeckt werden und erfordert die Notwendigkeit alternativer Proteinquellen. Derzeit finden aber hauptsächlich Pro-teine tierischen Ursprungs, wie z. B. Gelatine, Casein, Molkenproteine sowie Eiweiß- oder Eigelbproteine, Anwendung. Deshalb ist die Lebensmittelindustrie bestrebt, vermehrt pflanzliche Proteine einzusetzen, nicht zuletzt auch, um dem zunehmenden Trend zu einer vegetarischen bzw. veganen Ernährung Rechnung zutragen. Dies liegt unter anderem an einem geringeren ökologischen Fußabdruck dieser Proteine mit einem 5 - 10-fach niedrigeren Energie- und Wasserverbrauch sowie einem um ca. 80 % reduzierten Bedarf an Agrarflächen im Vergleich zu Proteinen tierischen Ursprungs. Insbesondere der Anbau von Leguminosen, wie z. B. der Ackerbohne, bietet enorme Vorteile für die Landwirtschaft durch (i) die Fixierung von Luft-Stickstoff durch die Symbiose der Wurzeln mit Knöllchenbakterien und der damit einhergehenden Reduktion von stickstoffhaltigen Düngemitteln, (ii) die Einsparung von CO2 (einheimische Nutzpflanze) und (iii) eine Verbesserung der Fruchtbarkeit und des Wasserhaltevermögens der Böden. Ackerbohnenrohproteine können zudem mit einem Amino Acid Score (AAS) von 91 als wertvolle Aminosäure-Quellen angesehen werden und stellen somit eine Alternative zu tierischen Proteinen dar. Obwohl die Ackerbohne als einheimische Nutzpflanze aufgrund ihres hohen Proteingehalts und eines hohen Anteils an essentiellen Aminosäuren eine nachhaltige und wirtschaftlich attraktive Rohstoffquelle für Proteinkonzentrate und -isolate darstellt, ist ihr umfassender Einsatz in Lebens- bzw. Nahrungsergänzungsmitteln aufgrund der z. T. hohen Gehalte an antinutritiven Faktoren (ANF) sowie sensorischer Fehlnoten bislangstark limitiert.Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Voraussetzungen zu schaffen, um eine neue Generation von ANF-minimierten und sensorisch attraktiven Ackerbohnenproteinkonzentraten bzw. -isolaten zu entwickeln. Hierfür sollen die den bitter-adstringierenden Fehlgeschmack sowie das leguminosenartige Fehlaroma prägenden Schlüsselverbindungen auf molekularer Basis sowie die antinutritiven Inhaltsstoffe identifiziert und quantifiziert werden. Die Erkenntnisse zur Struktur und zu den möglichen Interaktionen der Zielverbindungen mit den Proteinen werden die Basis legen, um technologische Möglichkeiten zur Entfernung bzw. Abreicherungdieser Verbindungen zu erarbeiten.