Das Projekt "Teil B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Universitätsklinikum, Institut für Immunologie durchgeführt. Anthropogene und biogene Schadstoffe in Lebensmitteln koennen zu einer Schaedigung von Darmzellen (Epithel-Immun- sowie neurokrine Zellen) fuehren, wodurch die selektive Schrankenfunktion der Darmwand sowie die Funktion des darin lokalisierten Darmassozierten Lymphgewebes (gut-associated lymphoid tissue, GALT) gestoert werden. Dadurch koennte die Entstehung von Lebensmittelallergien beguenstigt werden. Mit dem beantragten Projekt soll geprueft werden, ob (I) Schadstoffe ueber zyto- oder neurotoxische Mechanismen die intestinale Permeabilitaet beeinflussen, (II) ob zellulaere Komponenten des GALT durch neurotoxisch bzw. immuntoxisch wirksame Schadstoffe moduliert werden, (III) ob die orale Toleranz gegenueber Lebensmittelallergenen durch Schadstoffe beeintraechtigt wird, (IV) ob Lymphozyten durch Schadstoffe antigenspezifisch aktiviert werden. Neben der auf PAUL 1 (einem vorangegangenen Projekt) aufbauenden Untersuchung zu den Kontaminanten Aflatoxin B1 (AFB1) und Cadmium und den Lebensmittelzusatzstoffen BHA, BHT und Propylgallat soll als anthropogener Schadstoff Quecksilber (Hg) in diese Untersuchungen einbezogen werden. Bei Personen mit Amalgamfuellungen wurde teilweise Hg-Expositionen nachgewiesen, die denen bei arbeitsplatzbedingter Hg-Exposition entsprechen und die bei Vorliegen individueller Dispositionsfaktoren moeglicherweise neuro- bzw. immuntoxisch sein koennen. Als Beispiel fuer in der Nahrung reichlich vorkommende biogene Schadstoffe sollen neben o.g. ABF1, Lektine untersucht werden, deren toxische Wirkung bei zunehmender Akzeptanz vegetarischer Ernaehrungsweisen als gesundheitlich bedenklich gelten koennen.
Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, School of Engineering and Design, Lehrstuhl für Bioverfahrenstechnik durchgeführt. Landwirtschaftliche Abfallströme, die reich am pflanzlichen Zellwandbaustein Pektin sind, sind der Rohstoff für die geplante mikrobielle Biokonversion. Insbesondere Reste aus der Obst- und Gemüseverarbeitung, wie z.B. Apfeltreber und Zuckerrübenschnitzel, eignen sich dafür. Der darin enthaltene Hauptzuckerbestandteil, die D-Galakturonsäure, soll in einem zweistufigen Prozess mit Hilfe optimierter Pilzstämme erst herausgelöst, und dann gezielt zu vielseitig einsetzbaren Plattformchemikalien - sog. Polyhydroxysäuren - funktionalisiert werden. Diese ähneln in ihrer Struktur derzeit konventionell hergestellten Säuerungsmitteln, Stabilisatoren und Backtriebmitteln der Lebensmittel- und Kosmetikindustrie, versprechen aber neue, funktionelle Eigenschaften zu besitzen und haben durch die nachhaltige Produktionsweise aus nachwachsenden Rohstoffen einen ökologischen Mehrwert. Für die erfolgreiche Umsetzung der Projektidee arbeiten drei universitäre Gruppen mit assoziierten industriellen Partnern zusammen und bündeln ihre Expertisen. Im ersten Schritt sollen die Pektin-abbauenden Enzyme zur Verflüssigung der Biomasse mit Aspergillus niger hergestellt werden, dessen Produktionseffizienz mithilfe gezielter gentechnologischer Modifikation (Crispr/Cas9) optimiert werden soll. Unterstützt wird dies durch Omics-Technologien, um die entsprechenden regulatorischen Netzwerke besser zu verstehen. Die freiwerdenden Zucker sollen dann in einem zweiten Schritt in modifizierten Hefestämmen zu den Zielmolekülen umgebaut werden. Hierzu ist eine innovative Co-Fermentation von Zuckern und Zuckeralkoholen geplant, um eine ausgeglichene Redoxchemie des Stoffwechsels gewährleisten zu können. Diese Stammentwicklungen sind in die Verfahrensentwicklung integriert. Ziel ist der modellgestützte Aufbau einer verfahrenstechnischen Prozesskette von den optimierten biokatalytischen Prozessschritten bis zur Produktaufarbeitung, um die grundlegenden Daten für industrielle Umsetzungen bereit stellen zu können.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Frankfurt am Main, Institut für Molekulare Biowissenschaften durchgeführt. Landwirtschaftliche Abfallströme, die reich am pflanzlichen Zellwandbaustein Pektin sind, sind der Rohstoff für die geplante mikrobielle Biokonversion. Insbesondere Reste aus der Obst- und Gemüseverarbeitung, wie z.B. Apfeltreber und Zuckerrübenschnitzel, eignen sich dafür. Der darin enthaltene Hauptzuckerbestandteil, die D-Galakturonsäure, soll in einem zweistufigen Prozess mit Hilfe optimierter Pilzstämme erst herausgelöst, und dann gezielt zu vielseitig einsetzbaren Plattformchemikalien - sog. Polyhydroxysäuren - funktionalisiert werden. Diese ähneln in ihrer Struktur derzeit konventionell hergestellten Säuerungsmitteln, Stabilisatoren und Backtriebmitteln der Lebensmittel- und Kosmetikindustrie, versprechen aber neue, funktionelle Eigenschaften zu besitzen und haben durch die nachhaltige Produktionsweise aus nachwachsenden Rohstoffen einen ökologischen Mehrwert. Für die erfolgreiche Umsetzung der Projektidee arbeiten drei universitäre Gruppen mit assoziierten industriellen Partnern zusammen und bündeln ihre Expertisen. Im ersten Schritt sollen die Pektin-abbauenden Enzyme zur Verflüssigung der Biomasse mit Aspergillus niger hergestellt werden, dessen Produktionseffizienz mithilfe gezielter gentechnologischer Modifikation (Crispr/Cas9) optimiert werden soll. Unterstützt wird dies durch Omics-Technologien, um die entsprechenden regulatorischen Netzwerke besser zu verstehen. Die freiwerdenden Zucker sollen dann in einem zweiten Schritt in modifizierten Hefestämmen zu den Zielmolekülen umgebaut werden. Hierzu ist eine innovative Co-Fermentation von Zuckern und Zuckeralkoholen geplant, um eine ausgeglichene Redoxchemie des Stoffwechsels gewährleisten zu können. Diese Stammentwicklungen sind in die Verfahrensentwicklung integriert. Ziel ist der modellgestützte Aufbau einer verfahrenstechnischen Prozesskette von den optimierten biokatalytischen Prozessschritten bis zur Produktaufarbeitung, um die grundlegenden Daten für industrielle Umsetzungen bereit stellen zu können.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung, Umwelt - Holzforschung München, Professur für Holz- und Bioprozesse durchgeführt. Landwirtschaftliche Abfallströme, die reich am pflanzlichen Zellwandbaustein Pektin sind, sind der Rohstoff für die geplante mikrobielle Biokonversion. Insbesondere Reste aus der Obst- und Gemüseverarbeitung, wie z.B. Apfeltreber und Zuckerrübenschnitzel, eignen sich dafür. Der darin enthaltene Hauptzuckerbestandteil, die D-Galakturonsäure, soll in einem zweistufigen Prozess mit Hilfe optimierter Pilzstämme erst herausgelöst, und dann gezielt zu vielseitig einsetzbaren Plattformchemikalien - sog. Polyhydroxysäuren - funktionalisiert werden. Diese ähneln in ihrer Struktur derzeit konventionell hergestellten Säuerungsmitteln, Stabilisatoren und Backtriebmitteln der Lebensmittel- und Kosmetikindustrie, versprechen aber neue, funktionelle Eigenschaften zu besitzen und haben durch die nachhaltige Produktionsweise aus nachwachsenden Rohstoffen einen ökologischen Mehrwert. Für die erfolgreiche Umsetzung der Projektidee arbeiten drei universitäre Gruppen mit assoziierten industriellen Partnern zusammen und bündeln ihre Expertisen. Im ersten Schritt sollen die Pektin-abbauenden Enzyme zur Verflüssigung der Biomasse mit Aspergillus niger hergestellt werden, dessen Produktionseffizienz mithilfe gezielter gentechnologischer Modifikation (Crispr/Cas9) optimiert werden soll. Unterstützt wird dies durch Omics-Technologien, um die entsprechenden regulatorischen Netzwerke besser zu verstehen. Die freiwerdenden Zucker sollen dann in einem zweiten Schritt in modifizierten Hefestämmen zu den Zielmolekülen umgebaut werden. Hierzu ist eine innovative Co-Fermentation von Zuckern und Zuckeralkoholen geplant, um eine ausgeglichene Redoxchemie des Stoffwechsels gewährleisten zu können. Diese Stammentwicklungen sind in die Verfahrensentwicklung integriert. Ziel ist der modellgestützte Aufbau einer verfahrenstechnischen Prozesskette von den optimierten biokatalytischen Prozessschritten bis zur Produktaufarbeitung, um die grundlegenden Daten für industrielle Umsetzungen bereit stellen zu können.
Das Projekt "ERA-NET Euro TransBio-11: ALFAPRO-Nutzung und Verwertung von Alfalfa außerhalb der klassischen Zuchtindustrie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von VivaCell Biotechnology GmbH durchgeführt. Alfalfa ist die am häufigsten angebaute Leguminosen in der Welt, aber wird bislang fast ausschließlich in der Zuchtindustrie verwendet. Alfalfa besitzt die Fähigkeit, Stickstoff und organische Substanz im Boden zu fixieren, dabei die Stabilität des Bodens zu verbessern und der Anbau hat wesentlich geringere negative Auswirkungen auf die Umwelt als beispielsweise der von Soja. Das ultimative Ziel dieses Projektes ist es, die Proteinderivate von Soja durch neue Proteinderivate von Alfalfa in vielen Anwendungen der Lebensmittelindustrie zu ersetzen. Das Projekt soll die Instantaneous Controlled Pressure Drop Technologie mit milden Extraktionstechniken in einer biochemisch integrierten Pilotanlage kombinieren, um mit hoher Effizienz eine breite Palette industriell relevanter Substanzen (Proteine für die Nahrung, Nutraceutical, funktionelle Lebensmittelzutaten, Pektin, Biotreibstoff und Faserstoffe für Bau- und Papierindustrie) zu gewinnen. Das Projekt zielt darauf ab, mindestens 70% der Proteinfraktion von Alfalfa für Anwendungen mit hohem Mehrwert zu gewinnen und eine 20%ige Reduktion des Treibhauspotentials im Vergleich zu Protein aus Sojabohnen zu realisieren. Das kombinierte Verfahren wird in der Lage sein, alle eingesetzten Chemikalien zu recyceln und kann wirtschaftlich selbsterhaltend betrieben werden. Es stellt ein Null-Abfall-Verfahren da, welches mehr als 95% der behandelten Luzerne in Form von festen Fraktionen für Anwendungen außerhalb der Zuchtindustrie nutzbar macht.
Das Projekt "Teilvorhaben: Uni Bremen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Jacobs University Bremen GmbH, School of Engineering and Science durchgeführt. Ziel des geplanten Kooperationsvorhabens ist die Entwicklung von Technologien, die für die Umsetzung in einer Bioraffinerie geeignet sind, für die Umwandlung von pektinreichen Rückständen zu Kraftstoffen und Chemikalien. Große Mengen pektinreicher Biomasse, wie Zitrusschale und Zuckerrübenschnitzel, werden weltweit produziert. In Brasilien, der weltweit größte Exporteur von Orangensaft, werden 12 Millionen Tonnen Zitrusfruchtschalen jährlich produziert. Weltweit werden etwa 20 Millionen Tonnen Zuckerrübenschnitzel produziert. Sowohl getrocknete Zuckerrübenschnitzel, als auch getrocknete Zitrusschalen werden derzeit als Viehfutter verwendet, aber mehrere Zuckerfabriken und Orangensaftfabriken legen sie einfach ab und lassen sie verrotten, weil die Energiekosten für das Trocknen und Pelletieren zu hoch sind. Abfälle von Zitrusfrüchten (CPW) werden in diesem kollaborativen Vorschlag behandelt. Diese werden in großen Mengen von der Orangensaft-Industrie von Brasilien, Argentinien und Kolumbien, sondern auch in Südeuropa produziert. Wir entwickeln ein Bioraffineriekonzept, bei dem die Gewinnung von hochwertigen Verbindungen und die Umwandlung der pektinreichen Biomasse zu Kraftstoffen oder Chemikalien das Ziel darstellen. Im Ergebnis erwarten wir unterschiedliche Ansätze für die Valorisierung von CPW zu präsentieren. Eine technoökonomische Bewertung der verschiedenen Ansätze wird vorgestellt. Alle Ansätze sind neuartig und innovativ. Die Valorisierung dieses Abfallproduktes ist nicht nur wirtschaftlich wertvoll, sondern schafft auch Beschäftigung in ländlichen Gebieten, in denen sich viele der Orangensaftindustrien befinden.
Das Projekt "Teilvorhaben 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Technische Chemie durchgeführt. Primäres Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Verfahrens zur stofflichen Verwertung von Hemicellulosen (HC). In Bioraffinerien beschränkt sich deren Verwertung derzeit weitestgehend auf die Erzeugung von Dampf, Strom oder Ethanol. Für letzteres existieren noch technische Herausforderungen damit sich dieses Vorhaben lohnt. Um HC erfolgreich zu Nutzen, ist eine gezielte Abtrennung und stoffliche Verwertung von HC ein essentieller Weg. Ziel ist es, HC beim Biomasseaufschluss möglichst vollständig von der Cellulose zu trennen und so zu isolieren, damit sie einer separaten stofflichen Nutzung zugefügt werden kann. Mögliche Einsatzgebiete der isolierten HC (Flotationsmittel, Flockungsmittel, Flammschutzmittel und Papieradditiv) sollen untersucht werden. Aussichtsreich ist die Anwendung der Flotationsmittel, wo derivatisierte Stäke als Produkt bereits Anwendung findet. 1) Charakterisierung der Stoffströme 2) Aufschluss, Isolierung und Reinigung von Hemicellulose (HC) aus Weizenstroh und Haferspelzen 3) Aufschluss, Isolierung und Reinigung von HC und Pektin aus Rübenschnitzel 4) Modifizierung und Derivatisierung der HC für den Flotationsprozess und Testung der Substanzen im Labormaßstab 5) Herstellung und Testung von Flammschutzmitteln auf Basis von HC und Pektinen 6) Herstellung und Testung von Papieradditiven auf Basis von HC 7) Machbarkeits- und Wirtschaftlichkeitsstudie.
Das Projekt "Conversion of environmentally-unfriendly onion waste into food ingredients" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Herbstreith und Fox - Pektin-Fabriken Neuenbürg durchgeführt. Objective: The objectives of the project are: - to reduce the environmental impact of onion waste disposal by converting - waste streams into useful products resulting in low-wastood production; - to optimise existing, and to develop new food processes for extracting and - ailoring onion flavours; adapt for extraction from waste; - to develop combination processes for the extraction and modification of fructo-oligosaccharides, gelling pectins and dietary fibre (DF) from onion waste; - to exploit the unique properties of onion parenchyma for producing fibre supplements suitable for texturally-sensitive foods. General Information: Over 450,000 tonnes of onion waste are produced annually in Europe mainly from onion processing industries in the UK, Holland, Spain, Italy. The waste makes poor fodder. Disposal commonly involves landfill (cost of 5-40 ECU per tonne) which is not suitable , environmentally, due to the rapid growth of phytopathogens e.g. Sclerotium cepivorum (white rot). Hence, there is considerable industrial and political pressure to convert the waste into useful products. This project will bring together European partners from the Food industry (SME's), Research Institutes and Universities to develop means for exploiting onion waste for the extraction of high quality, and commercially valuable onion oil, fructoligosaccharides (FOS), gelling pectins and low-lignin-dietary fibre for se in texturally sensitive foods. Onion waste will be provided by partner 4 and 6 (SME's) and fractionated by partner 2. Onion flavour compounds, for which there is a considerable market, will be enhanced by tailoring the biochemistry of flavour release (P1) and extracted by steam distillation (P6) and supercritical CO2 (P2) (so far untried on onions). It is estimated that oil extraction will give a minimum value of 30 ECU/ton waste P6. In addition to containing significant quantities of fructo-oligosaccharides, the flavour-free residue will comprise mainly cell wall material. Unusually for fruit and vegetables, this will be almost devoid of lignin and phenolics making it ideal for the production of a range of dietary fibre supplements suitable for use in fibre-poor, texturally-sensitive foods including dairy products (SME sub-contractor S1), drinks, sauces and desserts (P5). There is a lack of commercially available DF for such products (S1). Such supplementation will help to enhance ingestion of functionally-important DF throughout the EU. Modification of the crude fibre will involve physico-chemical (e.g. extrusion (P1)) and biochemical treatments (P2, S2), individually and in combination processes. Process development will rely on feedback of rheological behaviour of the product in food (P5) and physicochemical properties of DF (P3). Additional gelling pectins will be extracted from onion skins (further 70 ECU per ton waste (P1)). ... Prime Contractor: BBSRC Institute of Food Research; Norwich; UK.
Das Projekt "Bedeutung des Apoplasten für Aluminium-Toxizität und Aluminium-Resistenz höherer Pflanzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Pflanzenernährung durchgeführt. Über die physiologischen Ursache von Aluminium-Toxizität und Al-Resistenz bestehen nach wie vor große Unklarheiten. Im ersten und zweiten Förderungsabschnitt wurden klare Hinweise darauf erarbeitet, daß die für die Wirkung von Al und die genotypische Resistenz der Wurzel gegenüber Al die distale Zone der transition zone (DTZ) des Wurzelapex entscheidend ist, und der Pektingehalt und der Pektinmethylierungsgrad wesentliche die Al-Aufnahme und -Wirkung beeinflussende Eigenschaften des Apo- plasten des Wurzelapex sind. Als zentrales Ziel der Forschungsarbeiten im beantragten Förderungszeitraum sollen die erarbeiteten Hinweise weitern untermauert und kausal geklärt werden. Der Schwerpunkt soll auf der Charakterisierung der besonderen Al-Empfindlichkeit der DTZ und der genotypischen Unterschiede in Al-Resistenz durch Quantifizierung von Gehalten und Exsudation von organischen Komplexoren für Al und der Signalleitung an die EZ (Zusammenarbeit mit AG Felle, Gießen), der Mikrolokalisation von Al im Wurzelapex (Zusammenarbeit mit AG Schröder, Jülich und AG Lehmann/Stelzer, Hannover) und der Charakterisierung der Leitfähigkeit für organische Säureanionen der Plasmamembran äußerer apikaler Wurzelcortexzellen (Zusammenarbeit mit AG Hedrich, Würzburg) liegen. Der Einfluß von Al auf die Porosität des Wurzelapoplasten mit CLSM soll in Kooperation mit AG Matsumoto, Kurashiki, Japan , erfolgen. Die Charaktersierung der Al-Wirkungen auf von für das Wurzelstreckungswachstum bedeutenden Enzymen konzentrieren sich auf PME und Peroxidase im Zusammenhang mit dem Ascorbathaushalt. Die Einbeziehung in die Untersuchungen der bisher nur schlecht verstandenen Phänomene der B- und Si- induzierten erhöhten Al-Resistenz (Zusammenar- beit mit der Arbeitsgruppe Goldbach, Bonn) soll zu einem weitergehenden vertieften Verständnis der Bedeutung des Apoplasten für Al-Toxizität und Al-Resistenz beitragen, da beide Mineralstoffe Struktur und Funktion des Apoplasten wesentlich beeinflussen.
Das Projekt "Erbsenfaser 2.0: Neue Konzepte zur Erhöhung der Wertschöpfung und zur Optimierung der technofunktionellen sowie nutritiven Eigenschaften der bei der Erbsenverarbeitung anfallenden faserreichen Nebenprodukte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Fachbereich Chemie, Abteilung Lebensmittelchemie durchgeführt. Die Zielstellung des Vorhabens besteht in der Erhöhung der Wertschöpfung der bei der Erbsenverarbeitung entstehenden Nebenprodukte (Erbsenschale und Kotyledonen-Rückstand), welche reich an Ballaststoffen und bioaktiven sekundären Pflanzenstoffen sind, aber bisher nur unzureichend vermarktet werden. Dabei sollen zum einen die technofunktionellen Eigenschaften der Außenfasern aus den Erbsenschalen durch kombinierte enzymatisch-mechanische Aufschlussverfahren verbessert werden und deren ernährungsphysiologisches Potential anhand der Gehalte an assoziierten Sekundärmetaboliten charakterisiert werden. Zum anderen verfolgt die Verfahrensentwicklung das Ziel, neben der Innenfaser, Pektin als zusätzlichen funktionellen Wertstoff aus dem Kotyledonen-Rückstand zu gewinnen und anhand seiner funktionellen Eigenschaften als Gelbildner und Emulsions- bzw. Schaumstabilisator zu bewerten. Der analytische Schwerpunkt des Vorhabens liegt auf der Ermittlung der Konzentrationen an Proteinen, Saponinen und Flavonoiden in den jeweiligen Zwischen- und Endprodukten und der Bewertung von Möglichkeiten zur Gewinnung und Nutzung dieser wichtigen ggf. gesundheitspräventiven Substanzen. Im Ergebnis der Forschungsarbeiten werden neue Wege zur nachhaltigen Nutzung heimischer Körnerleguminosen und deren anfallenden Nebenproduktströme für die Herstellung hochfunktioneller Lebensmittelzutaten aufgezeigt und somit ein wichtiger Beitrag für die Humanernährung und eine nachhaltige Be- und Verarbeitung geleistet.
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