Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Lebensmittelchemie durchgeführt. 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).
Das Projekt "UV-B-Schirmpigmente/ Einfluss von UV-B-Strahlung auf die Schirmpigmente der Buche" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GSF - Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit GmbH, Institut für Biochemische Pflanzenpathologie durchgeführt. Erste Arbeiten zu Schutzmechanismen von Waldbaeumen gegen erhoehte UV-B-Strahlung hatten gezeigt, dass Nadelbaeume auf zunehmende UV-B-Strahlung mit einer verstaerkten Bildung von Flavonoiden reagieren. Die Verbindungen tragen neben ihrer Flavonol-Grundstruktur, die eine Abschirmung in den Bereichen UV-A und UV-B erlaubt, zwei substituierte Zimtsaeurereste, die vor allem eine starke Absorption von UV-B-Strahlung zur Folge haben. Diese Pigmente wurden ausschliesslich in der Epidermis der Nadeln nachgewiesen, was eine Funktion als UV-B-Schirmpigmente unterstuetzte. In dem vorliegenden Projekt konnte nun gezeigt werden, dass die Buche als wichtigster Laubbaum in Bayern verwandte Schutzmechanismen aufweist. Dazu wurden in zwei Experimenten Buchenkeimlinge unter jeweils vier unterschiedlichen UV-B-Bedingungen kultiviert und die UV-B-abhaengige Bildung phenolischer Inhaltsstoffe untersucht. Diese Metabolite wurden isoliert und ihre Struktur mit Hilfe spektroskopischer Methoden ermittelt. Es zeigte sich, dass auch die Buche Pigmente aus der Klasse der Flavonoide bildet, die substituierte Zimtsaeuren zur wirksamen UV-B-Abschirmung tragen. Ausserdem wurden grosse Mengen aehnlicher Strukturen in den Zellwaenden vor allem der Epidermiszellen gefunden. Mit Hilfe der UV-induzierten Chlorophyllfluoreszenz konnte zudem eine starke Abschirmung von UV-A- und UV-B-Strahlung durch die Blattepidermis gezeigt werden. Am natuerlichen Standort ist die Buche einem Zusammenspiel vieler oekologischer Faktoren ausgesetzt. So kann die Erhoehung der UV-B-Strahlung eine Aenderung der Empfindlichkeit gegenueber anderen Stressfaktoren zur Folge haben. Als Beispiel fuer eine Wechselwirkung zweier Faktoren wurde in einem weiteren Expositionsexperiment die UV-B-bedingte Praedisposition der Buchenblaetter fuer die Infektion durch das Blattpathogen Apiognomia errabunda untersucht. Die ersten Ergebnisse deuten an, dass erhoehte UV-B-Strahlung eine nachfolgende Infektion durch das Pathogen foerdert.
Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Jacobs University Bremen GmbH, School of Engineering and Science durchgeführt. 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, -- or -- 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 and milled. One fraction of each sample will be tested for its biopesticide action, and another one for its quality as feed supplement. Five and 150 L fermenters will be operated to scale-up the results. 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)
Das Projekt "Nachweis von Verfaelschungen von Fruchtsaeften ueber Flavonoide mittels HPLC" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Braunschweig, Institut für Lebensmittelchemie durchgeführt. Flavonoide Inhaltsstoffe werden als Leitsubstanzen zur Qualitaetssicherung und -verbesserung von Schwarzen Johannisbeersaeften, Traubensaeften, Apfelsaeften, Brombeersaeften, Passionsfruchtsaeften und Orangen- sowie Grapefruitsaeften verwendet. Die hierzu geeigneten Flavonoide muessen extrahiert und identifiziert und geeignete HPLC-Methoden ausgearbeitet werden. Bisher sind Methoden zum Nachweis von roten in schwarzen Johannisbeerprodukten, von Feigensaeften in Trauben-Erzeugnissen und zum Nachweis der Vermischung von Citrussaeften ausgearbeitet worden. Weiterhin ist der Nachweis von Brombeersaft in Johannisbeersaft und der Nachweis von Apfelsaft in Birnensaft bzw umgekehrt moeglich gemacht worden.
Das Projekt "Epidermale Flavonoide; Rolle pflanzlicher Phenole als UV-B-Schutzpigment in der Epidermis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Würzburg, Julius-von-Sachs-Institut für Biowissenschaften mit Botanischem Garten, Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie durchgeführt. Aus den im Rahmen verschiedener verzahnter Projekte in BayFORKLIM gewonnenen Erkenntnissen sowie aus dem bisher publizierten Material ergeben sich aus dem Blickwinkel der Zielsetzungen des vorliegenden Projektes folgende Aspekte: Quantitativer Aspekt: UV-Strahlung induziert die Akkumulation von Flavonoiden als Schutzpigmente in den Epidermen von Blättern krautiger Pflanzen. Dabei reichen kurze Expositionszeiten aus. Unter natürlichen Bedingungen führt die ambiente Strahlung am Standort zu - für die jeweilige Pflanzen typischen - maximalen Blattflavonoidgehalten. Eine darüber hinausgehende Induktion der Akkumulation von Schutzpigmenten durch höhere Strahlungsdosen kann nicht beobachtet werden. Qualitativer Aspekt: Höhere Dosen an UV-B-Strahlung führen - zumindest bei einigen Arten - zu Verschiebungen in der Zusammensetzung der epidermalen Blattflavonoide. Es werden vermehrt Substanzen gebildet, die durch ihr verändertes Substitutionsmuster bessere Radikalfänger und somit wirkungsvolle Antioxidantien darstellen. Diese Tatsache hat Auswirkung auf die Eigenschaften von Nahrungs- und Arzneipflanzen.
Das Projekt "Phenole als potentielle UV-(B)-Schutzpigmente" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Köln, Biozentrum, Botanisches Institut durchgeführt. Bedingt durch das 'Ozonloch' ist die Zunahme an biologisch wirksamer, teils schaedigender UV-B-Strahlung auch fuer das Pflanzenleben auf unserer Erde belastend und eventuell bedrohlich. Das erste Blatt von Getreidekeimlingen, fuer die Weiterentwicklung zur Ertrag bringenden Pflanze massgeblich, hat sich in unseren ersten Untersuchungen an Roggen und Gerste als besonders UV-reaktiv hinsichtlich der Anreicherung potentieller phenolischer UV-Schutzstoffe (bes. Flavonoide) erwiesen. Unsere Zielsetzung ist die Beantwortung der grundsaetzlichen Frage, inwieweit der phenolische Stoffwechsel beider Getreide der UV-Stressvermeidung dient. Eine besondere Bedeutung kommt hierbei der von uns isolierten flavonoiddefizienten Gersten-Mutante zu. Die in diesem Zusammenhang wichtige Regulation des Flavonoid-Stoffwechsels durch UV soll anhand von gewebespezifischen Expressionsstudien mit spezifischen mRNA-Sonden fuer verschiedene Chalkon-Synthase (Schluesselenzym)-Gene im Roggen untersucht werden. Anhand geeigneter Stressparameter (Photosynthese-, DNA-, Protein-Schaeden, photooxidativer Stress) soll der Grad der UV-Belastung bzw. die Anpassung der Keimpflanzen in diesem fruehen Entwicklungsstadium beurteilt werden. Mit Hilfe dieser Erkenntnisse werden aus Regionen mit hoher natuerlicher UV-B-Einstrahlung stammende Roggen-Sorten hinsichtlich ihrer UV-B-Toleranz untersucht.
Das Projekt "ERA-IB 7: TIPs: Thermostabile Isomerasen in der Biotechnologie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kiel, Institut für Allgemeine Mikrobiologie durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Identifizierung und detaillierte biochemische und strukturelle Charakterisierung von neuartigen hitzestabilen Isomerasen mit biotechnologischem Potential aus thermophilen Mikroorganismen und Metagenomen. Das Projekt ist dem Teilbereich 'Neuartige Systeme für neue und nachhaltige Prozesse unter Verwendung von Enzymen als Biokatalysatoren' des 7. ERA IB2 Aufrufs zugeordnet. Die Isomerasen umfassen drei Typen: (i) Zucker-Isomerasen, für die Produktion neuartiger Zucker als Kalorien-freien Süßstoffe und als Bausteine von pharmazeutischen Wirkstoffen; (ii) Disulfid-Isomerasen für die Verbesserung der Protein-Faltung und -Stabilität von Industriellen Enzymen, und (iii) Chalkon-Isomerasen, die an der Umwandlung von Flavonoiden, d.h. von Sekundärmetaboliten mit wichtiger Funktion als natürliche Farbstoffe, Antioxidantien, sowie als anti-mikrobielle und anti-inflammatorische Wirkstoffe. Die Thermo- stabilen Isomerasen erlauben neue Möglichkeiten für kompetitive und nachhaltige Prozesse der Grünen Biotechnologie als Ersatz für konventionelle chemische Syntheseprozesse. Ausgehend von Genomen (hyper)thermophiler Mikroorganismen und von Metagenomen thermophiler Standorte sollen mit bioinformatischen Methoden Gene identifiziert werden, die für geeignete Isomerase-Enzyme kodieren. Geeignete Gene von (hyperthermophilen) Isomerasen sollen heterolog exprimiert werden und die rekombinanten Enzyme nach Reinigung detailliert biochemisch, und strukturell charakterisiert und in Bezug auf biotechnologische Anwendung analysiert werden. Dabei sollen insbesondere auch kinetische Parameter mit relevanten Substraten und die Stabilität gegenüber Temperatur, organischen Lösungsmitteln und pH analysiert werden.
Das Projekt "Teilvorhaben 3: Gewinnung von Wertstoffen aus pflanzlichen Abprodukten der Lebensmittelindustrie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bell Flavors & Fragrances GmbH durchgeführt. Ziel des Projektes ist es, durch eine Aufarbeitung pflanzlicher Abprodukte bei der Verarbeitung von Gewürzpflanzen und Gemüse zu einer ganzheitlichen Nutzung nachwachsender Rohstoffe beizutragen. Die Gewinnung von Wertstoffen aus derartigen Abprodukten soll zu ihrer merklichen massemäßigen Reduzierung führen und so einen Beitrag zur Entwicklung abfallarmer Verarbeitungsverfahren leisten. Die Aufnahme von gesundheitsfördernden Wirkstoffen mit der täglichen Nahrung ist für viele Verbraucher ein faszinierender Gedanke. Infolgedessen werden immer mehr Lebensmittel entwickelt, in denen Naturstoffe mit nachgewiesen physiologisch positiven Eigenschaften enthalten sind. Eine interessante und sehr komplexe Gruppe dieser potentiellen Wirkstoffe stellen die Flavonoide dar. Flavonoide werden als Sekundärmetaboliten überwiegend in dem Licht ausgesetzten Teilen von Pflanzen produziert. Der Leitgedanke dieses Projektes besteht in der umweltfreundlichen Gewinnung von ernährungsphysiologisch wertvollen Inhaltsstoffen aus pflanzlichen Abprodukten, die in verschiedenen Betrieben der Lebensmittelindustrie anfallen.
Das Projekt "Einfluss von Flavonoiden auf die Regulation zellwandabbauender Enzyme bei V. inaequalis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Biologische Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft durchgeführt. Die pflanzlichen Phenole vom Apfel bewirken nur wenig auf der Ebene der pilzlichen Enzyme, aber bestimmte Phenole haben einen Einfluss auf die Regulation der Enzymproduktion. Die Umstaende der Auswirkungen auf die Regulationsmechanismen werden untersucht.
Das Projekt "Untersuchungen zur Vererbung des (-)-Bisabololgehaltes bei der Kamille und Entwicklung PCR-gestuetzter Marker als Basis fuer die Selektion einer Kamillensorte mit hohem Gehalt an Bisabolol und guten agronomischen Eigenschaften" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung I, Professur für Pflanzenzüchtung durchgeführt. Kamille ist eine sehr alte und auch heute noch bedeutende Arzneipflanze. Während bei der Verwendung als Teedroge neben dem Gehalt an ätherischem Öl, mindestens 0,4 Prozent, vor allem äußere Qualitätsmerkmale von Bedeutung sind, werden für die Extraktherstellung hohe Konzentrationen spezifischer Komponenten gefordert. Als wirksame, insbesondere entzündungshemmende Inhaltsstoffe wurden vor allem (-)-alpha-Bisabolol im ätherischen Öl und die hydrophilen Flavonoide Apigenin und Apigenin-7-Glucosid erkannt. Im Rahmen des vorliegenden Projektes soll daher zunächst als Grundlage für eine erfolgreiche züchterische Bearbeitung die Genetik des (-)-alpha-Bisabolol-Gehaltes aufgeklärt werden. Basierend auf diesen Daten werden PCR-gestützte Marker (RAPD, AFLP) entwickelt, mit deren Hilfe eine effektive markergestützte Selektion durchgeführt werden kann und somit Populationen mit einem konstant hohen (-)-alpha-Bisabolol-Gehalt selektiert werden können. Ausgehend von diesen Analysen werden in einem zweiten Schritt bereits auf gute agronomische Eigenschaften selektierte Populationen mit Hilfe dieser molekularen Marker auf einen hohen (-)-alpha-Bisabolol-Gehalt selektiert.
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