ProtLab
Maßgeschneiderte Proteinprodukte und -sysyteme für ressourceneffiziente Innovation in der Agrarwirtschaft und Lebensmittelindustrie
| Projekt | ProtLab |
|---|---|
| Kollaboration | Bioeconomy Revier Germany |
| Laufzeit | 2022-2026 |
| Antragstellende |
Prof. Dr. Ulrich Schwaneberg RWTH-Biotec CoPI Dr. Tetiana Kurkina |
| Einrichtungen |
RWTH Aachen University DWI - Leibniz-Institut für Interaktive Materialien e.V. |
Im Kontext des BioökonomieREVIER Innovationsclustsers "Biotechnologie & Kuntstofftechnik" umfasst das Innovationslabor ProtLab drei Fokusbereiche für gesunde Lebensmittel und Lebensmittelprodukte. Die Fokusbereiche Bienengesundheit, Biosensoren zur Isektizid-/Toxin-Detektion und nachhaltige Lebensmittelfolie verfolgen das kollektive Ziel, eine Reduktion vom Pesizideinsatz zu erwirken.
Für die Pflanzengesundheit im Feld sind Validierungsexperimente der Basisinnovation BiFuProts und greenRelease grundlegend für das ProtLab- Innovationslabor. Dabei basieren die Technologieplattformen BiFuProts und greenRelease auf Adhäsionsvermittlerpeptiden (AdvP), die eine regenfeste und zu Antikörpern komparativ selektive Anbindung an Pflanzenblättern, Früchte, Polymermaterialien und Insekten ermöglichen Durch den Einsatz von AdvP konnte eine Reduktion der Kupferionen-Einsatzmenge bis zu 40-fach in Gewächshausversuchen und in Feldversuchen erreicht werden.
AdvP weisen eine Sequenzlänge von 25- 100 Aminosäuren auf und sind fähig, an verschiedene Oberflächen zu binden. Anhand dieser Eigenschaft dient AdvP als vielseitige Haftvermittler zur Immobilisierung verschiedener Funktionalitätselementen an eine Vielzahl von Feststoffgrenzflächen. Weitere Anwendungsmöglichkeiten von AdvP wie z.B zur Katalysatorimmobilisierung, Zelladhäsion sowie beschleunigter Abbau von Kunststoffen beim RWTH-Biotec wurden bereits dargestellt. Durch den Einsatz des Protein Engineerings können die Eigenschaften von AdvP exakt angepasst werden, um somit den Anwendungsanforderungen, wie z. B. in der selektiven Anbindung an ein bestimmtes Material, mit maßgeschneiderter Anbindungsstärke, optimierter Belegungsdichte oder proteolytischer Stabilität, gerecht zu werden.
Bienengesundheit
Bienengesundheit stellt die Entwicklung eines Verfahrens zur effizienten und schonenden Behandlung von Honigbienenstöcken gegen Varroose, eine Erkrankung, die durch die ektoparasitische Varroamilbe verursacht wird, dar. Hierbei werden greenRelease-basierte Insektizid-Freisetzungssysteme, die spezifisch an Varroamilben und nicht an Bienen und deren Brut haften, entwickelt. Hierdurch werden Insektizide wie z.B. Ameisensäure, Oxalsäure oder Milchsäure gezielt auf den Milben appliziert, sodass für eine effiziente Bekämpfung des Schädlings deutlich geringere Mengen an Insektiziden erforderlich sein werden.
Lebensmittelsicherheit
Biosensoren sind für eine schnelle vor-Ort Detektion von Insektiziden und Mykotoxinen in Lebensmitteln direkt bei den landwirtschaftlichen Betrieben, bzw. während der Lagerung und des Transports, verantwortlich.
Lebensmittelverpackungen
sind technologisch hochentwickelte Produkte, die einen reichhaltigen Schutz des jeweiligen Füllgutes gewährleisten. Die mehrschichtigen Kunststoffverpackungen verhindern Füllgutverluste- sowie verunreinigungen, mechanische Beschädigungen des Füllguts sowie unerwünschte physiko-chemikalische Veränderungen, die vor allem bei Lebensmitteln bis zur Ungenießbarkeit führen können. Für den Schutz des Füllgutes vor Medieneinflüssen ist eine starke Barrierewirkung erforderlich, die bei Folien derzeit durch spezielle Materialverbünde, häufig in Verbindung mit einer dünnen Schicht des Barrierekunststoffs EVOH (Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer), erlangt wird. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Lebensmittel in einer sauerstoffarmen Atmosphäre verbleiben können, was die Oxidation von Fetten oder Vitaminen und das aerobe Wachstum von Mikroorganismen minimiert.