AiF 15612 N: "Mikrostrukturierte multidisperse Hüllkapseln als Träger bioaktiver Substanzen: Untersuchungen zum Einfluss von molekularen Wechselwirkungen und Diffusionsbarrieren auf die Stabilität und die Freisetzung von Inhaltsstoffen aus der Wildheidelbeere" (Teilprojekt 4 im DFG/AiF-Cluster 1):

Viele Früchte und Gemüsesorten enthalten einen hohen Anteil an bioaktiven Inhaltsstoffen, die sich positiv auf die menschliche Gesundheit auswirken. Vor allem Anthocyane und Polyphenole besitzen eine starke antioxidative und anticancerogene Wirkung. Publizierte Studien zeigen jedoch häufig, dass komplexe Lebensmittel eine höhere Wirkung aufweisen als daraus isolierte oder chemisch nachgestellte, einzelne Substanzen. Als mögliche Gründe werden eine ungenügende Stabilität der Moleküle außerhalb der natürlichen Mikroumgebung, unterschiedliche Freisetzungen im Magen-Darm-Trakt und molekulare Wechselwirkungen diskutiert.
Mikrostrukturierte multidisperse Kapselsysteme (sog. 'smart capsules') auf Basis von multiplen Emulsionen ermöglichen es, bioaktive Inhaltsstoffe in unterschiedlichen Konzentrationen und Kombinationen in ein stabilisierendes Mikrokompartiment (Tropfen) einzubringen, mit einer Schutzkolloidhülle aus Emulgatormolekülen und einer zweiten nicht-mischbaren Phase zu umgeben, und von dort aus wieder gezielt freizusetzen. Zudem können innerhalb einer Mikrokapsel Mikrokompartimente unterschiedlicher Zusammensetzungen und Umgebungsbedingungen realisiert werden. Gründe für die unterschiedliche Wirkung von Pflanzenextrakten und daraus isolierten Inhaltsstoffen können so gezielt systematisch untersucht werden. Der Einfluss der Mikrostruktur der Kapseln und Hüllschichten auf den Freisetzungort ('target release') und deren Kinetik ('controlled release') müssen dazu bekannt sein.
Ziel des Forschungsvorhabens ist es, Techniken für die Mikroverkapselung bioaktiver sekundärer Pflanzenstoffe (hier am Beispiel von Blaubeerextrakt bzw. Kombinationen von isolierten Inhaltsstoffen daraus) in doppelemulsionsbasierten, mikrostrukturierten Hüllkapseln zu entwickeln und zu optimieren. Basierend auf bekannten Verfahren zur Herstellung von Doppelemulsionen soll systematisch untersucht werden, wie sich die Kapselstruktur (Anzahl und Größe der Tropfen), die Milieubedingungen in den inneren Tropfen, und die Mikrostruktur der Schutzkolloidhüllen (Dicke, Zusammensetzung, Vernetzungsgrad) auf die Stabilität und Freisetzung der bioaktiven Inhaltsstoffe auswirken.