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 "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 "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Konstanz, Mathematisch- Naturwissenschaftliche Sektion, Fachbereich Chemie - Lehrstuhl für Organische Chemie , Zelluläre Chemie durchgeführt. Das Projekt BigPharm hat zum Ziel, neue biokatalytische Synthesewege für die nachhaltige und skalierbare Produktion von Mentha-2,8-diene-1-ol (MOH) und Olivetolsäure (OA) zu entwickeln. MOH und OA sind essentielle chemische Bausteine zur Produktion von Dronabinol und werden aktuell ineffizient und in nicht nachhaltigen chemischen Prozessen erzeugt, die zudem große Mengen an Abfallprodukten freisetzten. Zur biotechnologischen Produktion von MOH sollen neue Enzyme identifiziert bzw. aus bekannten Strukturdaten generiert werden. Zudem soll Limonen, das als Nebenprodukt der Zitrusfrucht-Produktion anfällt, als Substrat zur Produktion von MOH dienen. Grundlage der Enzymisolation sind hierfür Organismen, die in der Lage sind MOH zu produzieren bzw. abbauen. Die Identifizierung der Enzyme soll in einem funktionellen Ansatz und in Kombination mit neuen systembiologischen Techniken erfolgen. In einem alternativen Ansatz sollen die Identifizierten Enzyme sowohl in vitro als auch rekombinant in vivo (Ganzzellbiokatalyse) evaluiert und optimiert werden. Ziel ist eine effiziente Umsetzung von Limonen zu MOH zu ermöglichen. Das Hauptaugenmerk bei der Produktion von OA ist die Produktion aus natürlichen OA produzierenden Mikroorganismen. Die Flechte Cetrelia sanguinea enthält beachtliche Mengen an OA, dass direkt aus dem Mikroalgen- oder Pilz-Symbionten gewonnen werden soll. Allerdings ist zur mikrobiellen Produktion eine Trennung beider Symbionten und deren getrennten Kultivierung notwendig. Die Aufreinigung von OA soll direkt aus der isolierten Biomasse erfolgen. Alternativ sollen die Enzyme der OA-Biosynthese, in Analogie zur bekannten Stoffwechselwegen von Cannabis sativa identifiziert und rekombinant etabliert werden. In diesem Fall soll die Rekombinante OA Produktion in metabolisch optimierter S. cerevisae erfolgen. Es ist geplant die biotechnologische Produktion von MOH und OA zu skalieren und als alternative Produktionsstrategie zu etablieren.
Das Projekt "Advanced Monitoring of Tree Crops for Optimized Management - How to Cope With Variability in Soil and Plant Properties? (3D-Mosaic)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim e.V., Abteilung Technik im Gartenbau durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines auf Kommunikations- und Informationstechnologien (ICT) basierenden Systems zur Optimierung der Bewässerung in den wirtschaftlich bedeutendsten Obstkulturen Apfel und Zitrusfrüchte. Die Bewässerung soll durch das 3D-Mosaic-System hinsichtlich Ertrag, Qualität und Wasserverbrauch optimiert werden. Das Lösungskonzept von 3D-Mosaic beruht auf angepassten Monitoring-Methoden basierend auf 2D und 3D Bildverarbeitung und spektraler Analysen, wobei der Datenerhebung automatisiert in der Obstanlage erfolgt. Die Aufzeichnung erfolgt ortsspezifisch, so dass die Mosaic-Struktur des Bodens und Pflanzenbestandes erfasst werden. Dazu werden Sensoren, Monitoring-Strategien, Informationsverarbeitungs- und Entscheidungsunterstützungssysteme entwickelt, die über eine räumlich differenzierte Datenerfassung und Datenverarbeitung zur Berechnung von Bewässerungskarten führen. Die Arbeit ist in sechs Pakete gegliedert: 1. Anpassung einer autonomen Sensorplattform zum Transport mobiler Sensoren und zur Umsetzung effizienter Monitoring-Strategien; 2. Entwicklung eines mobilen Bildverarbeitungssystems zur Erfassung von Bäumen und Früchten; 3. Entwicklung mobiler Fruchtsensoren zur nicht-invasiven Erfassung der Fruchtqualität am Baum; 4. Feldexperimente zur Datengewinnung und Prüfung des Systems; 5. Geo-Informationssystem (3D-Datenverwaltung und Applikationskarten); 6. Entwicklung eines Entscheidungsunterstützungssystem zur Erstellung von Bewässerungskarten
Das Projekt "Advanced Monitoring of Tree Crops for Optimized Management - How to Cope With Variability in Soil and Plant Properties? (3D-Mosaic)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Agrartechnik durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines auf Kommunikations- und Informationstechnologien (ICT) basierenden Systems zur Optimierung der Bewässerung in den wirtschaftlich bedeutendsten Obstkulturen Apfel und Zitrusfrüchte. Die Bewässerung soll durch das 3D-Mosaic-System hinsichtlich Ertrag, Qualität und Wasserverbrauch optimiert werden. Das Lösungskonzept von 3D-Mosaic beruht auf angepassten Monitoring-Methoden basierend auf 2D und 3D Bildverarbeitung und spektraler Analysen, wobei der Datenerhebung automatisiert in der Obstanlage erfolgt. Die Aufzeichnung erfolgt ortsspezifisch, so dass die Mosaic-Struktur des Bodens und Pflanzenbestandes erfasst werden. Dazu werden Sensoren, Monitoring-Strategien, Informationsverarbeitungs- und Entscheidungsunterstützungssysteme entwickelt, die über eine räumlich differenzierte Datenerfassung und Datenverarbeitung zur Berechnung von Bewässerungskarten führen. Die Arbeit ist in sechs Pakete gegliedert: 1. Anpassung einer autonomen Sensorplattform zum Transport mobiler Sensoren und zur Umsetzung effizienter Monitoring-Strategien; 2. Entwicklung eines mobilen Bildverarbeitungssystems zur Erfassung von Bäumen und Früchten; 3. Entwicklung mobiler Fruchtsensoren zur nicht-invasiven Erfassung der Fruchtqualität am Baum; 4. Feldexperimente zur Datengewinnung und Prüfung des Systems; 5. Geo-Informationssystem (3D-Datenverwaltung und Applikationskarten); 6. Entwicklung eines Entscheidungsunterstützungssystem zur Erstellung von Bewässerungskarten
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Institut für Lebensmittelchemie und Lebensmittelbiotechnologie durchgeführt. Großvolumige Nebenströme der industriellen Citrus-Verarbeitung werden mit Basidiomyceten fermentiert, um neben Pilzbiomasse hochwertige Metabolite wie Aromen und funktionelle Lebensmittelinhaltsstoffe zu gewinnen. Monokaryotische Stämme (Mks) des Basidiomyceten Pleurotus sapidus werden auf Schrägagar direkt in Headspace-Vials auf dem Multi-Purpose-Sampler eines Gaschromatographiesystems kultiviert und vollautomatisiert mittels GC-Tandemmassenspektrometrie analysiert. Interessante Stämme werden anschließend zusätzlich olfaktometrisch mittels GC-MS/MS-O untersucht. Die potentesten Stämme werden in Emers- und Submerskulturen überführt und die jeweils gebildeten Aromastoffe qualitativ und quantitativ erfasst. Nichtflüchtige Aromapräkursoren werden zudem hochsensitiv mittels UHPLC-MS/MS detektiert. Mittels multidimensionaler Gaschromatographie in Kopplung mit einem massenspektrometrischen Detektor werden chirale Verbindungen getrennt und charakterisiert. Um den Partnern hinreichende Mengen an Probenmaterial für die Testung der insektiziden und fungiziden Aktivität ebenso wie für die Fütterungsexperimente mit Fischen zur Verfügung stellen zu können, ist eine weitere Maßstabsvergrößerung des Fermentationsprozesses ebenso erforderlich wie die Entwicklung eines geeigneten Downstream-Processings. Am LCB werden dafür Submerskulturen im 150 L-Bioreaktor mit 100 L Medium geführt. Kulturüberstand und Myzel werden mittels Filtration voneinander getrennt, das Myzel eingefroren, ggf. zur Standardisierung lyophilisiert und den Projektpartnern zur Verfügung gestellt.
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 "Verzeichnis biogener Emissionen fuer den Zitrusguertel von Valencia" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Nürtingen, Institut für Angewandte Forschung - Landschaftsentwicklung und Landschaftsinformatik - durchgeführt. In Zusammenarbeit von insgesamt 17 europaeischen Arbeitsgruppen wird im Auftrag der EU an der Fragestellung der Genese europaeischer Ozonchemie gearbeitet. Dabei werden unter Koordination des EU Joint Research Centers in Ispra insbesondere die Rolle der biogenen Vorlaeufersubstanzen erforscht (siehe auch Projektbeschreibung VOCAMOD). Im Unterauftrag dieser Einrichtung bestehen die Aufgaben des Instituts in der Zusammenstellung der Pflanzenartenverteilung, dem Bedeckungsgrad sowie des Blattflaechenindexes bzw. der Biomasse, bezogen auf die Pflanzenarten und Vegetationstypen, die hauptsaechlich fuer die Emission von BVOC's (biogener, fluechtiger organischer Substanzen) verantwortlich sind. Weitere Aufgaben bestehen in der Aufarbeitung der bioklimatischen Faktoren fuer die einzelnen Vegetationstypen, in der Modellierung bzw. Berechnung von Emissionsablaeufen fuer einen typischen Tag im Fruehling, Sommer und Herbst sowie in den ersten Schritten, ein Emissions-Inventar fuer die gesamte iberische Halbinsel im Raster von 50 km x 50 km zu erstellen.
Das Projekt "Bioökonomie Internatiomal 2015 - Pro-Planta: Pflanzenschutz durch antimikrobielle Peptide und Gallate" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DWI - Leibniz-Institut für Interaktive Materialien e.V. durchgeführt. In dem vorliegenden Pro-Planta Projekt werden zwei Technologieplattformen zum Schutz von Zitruspflanzen gegen Zitrus-Krebs (citrus canker) entwickelt und evaluiert, welche den Einsatz von Pestiziden drastisch reduzieren bzw. ersetzen werden. Plattform (a) besteht aus bifunktionalen Fusionsproteinen mit einer antimikrobiellen und einer Blattverankernden Einheit (Ankerpeptid) und Plattform (b) basiert auf Gallate (Pestizide) beladenen Mikrogel-Containern, welche mittels Ankerpeptide an die Blattoberflächen gebunden werden und die Gallate langsam und nach Bedarf freisetzen. Alle wichtigen Zitruspflanzenarten sind vom Zitrus-Krebs betroffen und es wird prognostiziert, dass eine Milliarde $ für die Kontrolle und Eindämmung der Krankheit ausgegeben werden müssen. Ziel des Pro-Planta Projekts ist mit Hilfe der neuen Technologieplattformen den Einsatz von Bakteriziden/Kupfer signifikant zu reduzieren. Die bifunktionalen Fusionsproteine werden auf den Zitrusblättern immobilisiert und sind antimikrobiell/antimykotisch aktiv. Die Verankerung der antimikrobiellen Peptide und der Mikrogele auf den Zitrusblättern wird durch die Untersuchung von 10 unterschiedlichen Ankerpeptiden erreicht. Anschließend werden zwei Ankerpeptide ausgewählt und mittels Protein Engineering für eine stärkere Blattbindung (Regenwiderstandsfähigkeit) und/oder proteolytische Stabilität verbessert. Das Protein Engineering wird mit einem eGFP-Fusionsprotein durchgeführt. Bifunktionale Fusionsproteine werden durch die Fusion der beiden ausgewählten Ankerpeptide mit den antimikrobiellen Peptiden generiert. Es ist bekannt, dass die zuvor aufgezählten Peptide eine wachstumsinhibierende Wirkung auf Xanthomonas citri (Zitrus-Krebs) besitzen und unbedenklich für den Menschen sind. In den bifunktionalen Fusionsproteinen wird das Ankerpeptid durch eine aus mind. 10 Aminosäuren bestehende Helix von dem antimikrobielle Peptid separiert, um einem Aktivitätsverlust der antimikrobiellen Peptide entgegenzuwirken.
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