Skalenübergreifende enzymatische Quervernetzung von Casein-Nanopartikeln: Fundamentale Mechanismen und technologische Potenziale

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Das Enzym Transglutaminase katalysiert die Bildung von Isopeptidbindungen zwischen proteingebundenem Glutamin- und Lysinresten und damit die Polymerisierung von einzelnen Proteinmolekülen. Im Lebensmittelbereich wird mikrobielle Transglutaminase (mTGase) in der Fleisch- und Fischwirtschaft eingesetzt, zum Beispiel zum „Verkleben“ von Schinkenprodukten oder bei der Herstellung von Surimi. Andere Anwendungsgebiete schließen auch Milchproteine ein, da Caseine ein exzellentes Substrat für mTGase darstellen.

In einem kürzlich abgeschlossenen Forschungsprojekt wurde gezeigt, dass die Einwirkung von mTGase auf nicht-kovalent zu Nanopartikeln assoziierte Caseinmoleküle zur Bildung von intrapartikulären Quervernetzungen führt. Dies bedingt eine Fixierung der Moleküle und hat signifikante Veränderungen von Form und Dichte der Partikel zur Folge. Das Ausmaß der Quervernetzung selbst hängt stark von Reaktionsbedingungen ab, zum Beispiel der Ionenstärke des Substrats. Mit dem eingereichten Projekt soll der Bereich an Partikelgrößen, der durch Quervernetzung mit mTGase erreicht werden kann, durch Veränderung weiterer Einflussfaktoren deutlich erweitert werden. Fokus liegt auf der grundlegenden Analyse der molekularen und kolloidalen Eigenschaften der vernetzten Nanopartikel, um deren Anwendungspotenzial in ausgewählten Beispielapplikationen aufzeigen. Dahinter steht folgende Hypothese: die Selbstassoziation von nicht-micellarem Casein zu Nanopartikeln, die durch Caseinkonzentration, Ionenstärke und Temperatur beeinflusst wird, erlaubt eine Fixierung bzw. Modifizierung der Konformation und die Generierung von Nanopartikeln unterschiedlicher Größe für ausgewählte Anwendungen.

Kooperation:

Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V., AG Polymerseparation (PD Dr. Albena Lederer)

Projektfinanzierung:
Deutsche Forschungsgemeinschaft

Projektbearbeitung und Kontakt:

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Name

PD Dr.nat.techn. et Ing.habil Doris Jaros

Produkttechnologien: Milch; Biomakromoleküle

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