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In-situ-Detektion und Charakterisierung von organischen nano- und mikroskaligen Strukturen in biologischen Matrices und Lebensmitteln mittels Kryo- bzw. Niedervakuum-Rasterelektronenmikroskopie
Projekt
Förderkennzeichen: MRI-LBV-08-1032 Rasterelektronenmikroskop organisc
Laufzeit: 01.01.2016
- 31.12.2020
Forschungszweck: Angewandte Forschung
Für die klassische rasterelektronenmikroskopische Untersuchung wasserhaltiger biologischer Proben (z.B. Lebensmittel, Mikroorganismen, Pflanzen) müssen diese Proben für die klassische REM-Analyse einer chemischen Fixierung und Entwässerung unterzogen werden, um im Hochvakuum der REM-Probenkammer stabil zu sein. Damit verbundene Artefakte (unerwünschte Objekt-Schrumpfungen, Zerstörung sensibler biologischer Feinstrukturen) erschweren oft die anschließende REM-Analyse bzw. bilden nicht den natürlichen Zustand der Probe ab. Inzwischen konnten moderne REM-Detektoren bzw. Präparationsverfahren entwickelt werden, die die Visualisierung von wasserhaltigen biologischen Proben mit optimaler Bildqualität und Objekttreue ermöglichen. Der Schwerpunkt des Projekts liegt in der Anwendung dieser moderner in-situ-REM-Methoden für biologische Proben im Lebensmittelbereich, über welche das am Institut vorhandene Rasterelektronenmikroskop verfügt: sog. ESEM- und Kryo-REM-Modus. Um die geeignete Probenpräparationsart zu ermitteln, werden Vergleichsuntersuchungen mit den verschiedenen zur Verfügung stehenden Analysevarianten durchgeführt und mit den Ergebnissen der klassischen Probenpräparation (chemische Fixierung und Trocknung) von biologischen Proben verglichen.
Mit dem am Institut vorhandenen Rasterelektronenmikroskop können die zu untersuchenden Proben verschiedenen Analysenvarianten unterzogen werden: - Der Einsatz eines ESEM bzw. LFD-Detektors für die Aufnahme von Bildern im Niedervakuum-Modus ermöglicht eine schonende „in situ“- Analyse von biologischen/organischen Proben mit geringem Wassergehalt (z.B. Pflanzenbestandteile etc.); hierzu müssen die Proben auch nicht mit einer leitfähigen Metallschicht aus Gold oder Platin bedampft werden. - Das „In colum“ Kryo-Präparationssystem ermöglicht die Untersuchung von wasserhaltigen Proben im Hochvakuum ohne Anwendung von Entwässerungstechniken, z.B. bei Emulsionen, Gelen, biologischen Proben (Mikroorganismen, Pilze, Pflanzen¬bestand¬teile etc.); es besteht auch die Möglichkeit, Gefrierbrüche durchzuführen. Durch die Erarbeitung und Etablierung der verschiedenen Methoden zur Probenaufbereitung und REM-Analyse konnten für ein breites Probenspektrum Expertisen entwickelt und werden laufend erweitert bzw. optimiert. Sie konnten bereits für verschiedenste Aufgabenstellungen des MRI – zum Teil auch institutsübergreifend – in diversen Projektkooperationen angewandt werden. Seit 2016 sind folgende Publikationen entstanden: Braun, H., Woitsch, L., Hetzer, B., Geisen, R., Zange, B. & Schmidt-Heydt, M. (2018). Trichoderma harzianum: Inhibition of mycotoxin producing fungi and toxin biosynthesis at a transcriptional level. International Journal of Food Microbiology. Danylec, N., Göbl, A., Stoll, D. A., Hetzer, B., Kulling, S. E. & Huch, M. (2018). Rubneribacter badeniensis gen. nov., sp. nov. and Enteroscipio rubneri gen. nov., sp. nov., new members of the Eggerthellaceae isolated from human faeces. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. Wiedenmann, V., Oehlke, K., van der Schaaf, U., Hetzer, B., Greiner, R. & Karbstein, H. P. (2018). Impact of the incorporation of solid lipid nanoparticles on β-lactoglobulin gel matrices. Food Hydrocolloids.
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Biotechnologie
- Lebensmittelmikrobiologie
Rahmenprogramm
Förderprogramm
Ausführende Einrichtung
MRI - Institut für Lebensmittel- und Bioverfahrenstechnik (MRI-LBV)
