Zu meiner Person

Nach dem Abitur entschied ich mich zunächst für eine Ausbildung zum Biotechnologischen Assistenten in Heidelberg, um im Anschluss daran an der Hochschule Mannheim Biotechnologie zu studieren. Seit 2019 bin ich wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Lebensmittelverfahrenstechnik und beschäftige mich mit eisbindenden Molekülen.

Forschungsschwerpunkt

Eisbindende Moleküle können das Eiskristallwachstum beeinflussen. Hier ist insbesondere der Einfluss auf die Rekristallisation herauszustellen. Rekristallisation tritt bei der gefrorenen Lagerung auf. Aufgrund von Umlagerungsprozessen werden dabei große Eiskristalle immer größer und kleine Eiskristalle verschwinden, während der Eisanteil konstant bleibt. Dies führt zu Beschädigungen von empfindlichen Produkten wie zum Beispiel Teig, Obst und im medizinischen Bereich Zellen sowie Organe. Im Falle von Eiscreme führt die Vergröberung der Eiskristallstruktur durch Rekristallisation zudem zu einem unangenehmen Mundgefühl beim Verzehr.

Die bekannteste Gruppe von eisbindenden Molekülen sind eisbindende Proteine auch als Antigefrierproteine bekannt. Mittlerweile wurden diese Proteine in den verschiedensten Lebewesen gefunden. Jedoch sind die Interaktionsmechanismen zwischen Protein und dem Eiskristall sowie die weitere Entwicklung der Eisoberfläche weitgehend unklar. Dies gilt auch für andere eisbindende Moleküle wie Kappa-Carrageen. Zwar wurde für Kappa-Carrageen bereits eine viskositätsunabhängige Rekristallisationsinhibition und eine Veränderung der Eiskristallform festgestellt, jedoch konnte eine Bindung an die Eiskristalloberfläche noch nicht zweifelsfrei nachgewiesen werden.

Methoden

Um einen Einblick auf molekularer Ebene in die Eisbindung dieser Moleküle zu erhalten werden Moleküldynamik (MD-) eingesetzt. So können die Eisbindung verifiziert und für die Interaktion wichtige Molekülgruppen identifiziert werden. Dabei werden anhand der Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Atomen die Bewegungstrajektorien berechnet. Neben den Simulationen werden die Eigenschaften von eisbindenden Molekülen durch Rekristallisationsexperimente untersucht. Zusätzlich können eisbindende Proteine durch eisaffinitätschromatographische Verfahren effizient aufgereinigt werden.

Abgeschlossene Arbeiten

• Etablierung einer Methode der Eisaffinitätschromatographie zur effizienten Aufreinigung von eisbindenden Substanzen im Labormaßstab. Abgeschlossen 2022.
• Anzucht von kälteangepasstem Weizengras und Untersuchungen zum Einfluss des Extraktionsverfahrens auf die Ausbeute von Antigefrierproteinen. Abgeschlossen 2022.
• Untersuchung des Einflusses von Furcellaran auf die Rekristallisation von Eis.