Die Forschung des Instituts für Lebensmittelchemie und Lebensmittelbiotechnologie schlägt eine Brücke zwischen lebensmittelchemischen Phänomenen und industriellen Applikationen. Im Mittelpunkt der Arbeiten stehen Enzyme aus Basidiomyceten, den am höchsten entwickelten Pilzen. Aufgrund ihrer besonderen katalytischen Eigenschaften und ihrer hohen Prozessstabilität eignen sich diese Enzyme für zahlreiche Applikationen in der Lebensmittelbiotechnologie ebenso wie zum enzymatischen Aufschluss nachwachsender Rohstoffe. Einen weiteren Forschungsschwerpunkt bildet die Analytik und biotechnologische Gewinnung natürlicher Aromen.
Neuartige Biokatalysatoren
Eine wesentliche Voraussetzung für die industrielle Umsetzung neuer biotechnologischer Prozesse ist die Verfügbarkeit effizienter und stabiler Biokatalysatoren. Als Quelle für solche Enzyme dienen dem Institut für Lebensmittelchemie und Lebensmittelbiotechnologie vor allem die am höchsten entwickelten Pilze (Basidiomyceten oder Ständerpilze), die über ein einzigartiges, industriell bislang wenig genutztes biochemisches Potential verfügen. Im Kreislauf der Natur werden schwer zugängliche lignin- und terpenreiche Biopolymere nahezu ausschließlich von Basidiomyceten umgesetzt. Daher ist der Einsatz von Enzymen aus dieser Speziesklasse, zu der auch die meisten bekannten Speisepilze zählen, für zahlreiche neue biotechnische Applikationen besonders erfolgversprechend.
Basierend auf einer umfassenden, qualitativen und quantitativen Proteom- und Sekretomanalyse werden neuartige Enzyme aus Zellkulturen von Basidiomyceten isoliert, biochemisch charakterisiert und die kodierenden Gene kloniert. Mittels heterologer Expression und gerichteter Mutagenese lassen sich die gewünschten Eigenschaften für die jeweilige Applikation optimieren.
Neue Strategien zur technischen Enzymgewinnung
Durch Wahl geeigneter Kulturparameter lässt sich die Enzymproduktion in Oberflächen- und Submerskulturen von Basidomyceten lenken und gezielt optimieren. Zum Einsatz in technischen Prozessen ist meist eine Konzentrierung und zumindest partielle Reinigung der gebildeten Enzymfraktionen erforderlich. Besonders effizient und kostengünstig gelingt dies bei extrazellulären Pilzenzymen durch isoelektrisch fokussierte Zerschäumung ("adsorptive bubble separation").
Industrielle Prozesse
In Kooperation mit Partnern aus der Groß- und mittelständischen Industrie werden Prozesse im Bereich der "Weißen Biotechnologie" und der Lebensmittelbiotechnologie entwickelt. Schwerpunkte liegen hier in der biotechnologischen Herstellung funktioneller Lebensmittelinhaltsstoffe (einschließlich natürlicher Aromastoffe) und der enzymatischen Verwertung nachwachsender Rohstoffe.
