Forschung
Metabolomics
Authentizität von Lebensmitteln
Die geographische Herkunft beeinflusst die Zusammensetzung der Stoffwechselprodukte (Metabolite) z.B. aufgrund unterschiedlicher exogener Faktoren (wie Boden, Temperatur, Wasserverfügbarkeit oder Düngung). Die Erfassung der Metabolite mit Hilfe der NMR-Spektroskopie (Nuclear Magnetic Resonance) liefert eine Art molekularer Fingerabdruck, der sich unter Anwendung statistischer Verfahren z.B. hinsichtlich der Frage nach der geographischen Herkunft analysieren lässt. Solche Metabolomanalysen ermöglichen die Detektion einer Vielzahl von Metaboliten in einer einzelnen Messung ohne die Selektion bestimmter Analyten (non-targeted-Analyse). Alternativ kann sich eine Analyse gegen einen bestimmten oder auch mehrere bestimmte Metabolite richten (targeted-Analyse).
Wir analysieren verschiedenen pflanzliche Lebensmittel, die z.B. einen besonders hohen Wasseranteil (Spargel, Trüffel) oder besonders hohen Lipidanteil (Haselnuss, Walnuss) besitzen. Dabei entwickeln wir Standardverfahren zum Probenhandling von der Probenaufarbeitung bis zur Vermessung. Ein wichtiger Teilaspekt ist die Auswertung der Daten unter Verwendung statistischer Verfahren, wobei wir u.a. mit der Arbeitsgruppe von Oliver Kohlbacher (Universität Tübingen, Angewandte Bioinformatik) zusammenarbeiten.
Die Arbeiten finden in enger Zusammenarbeit mit der HAMBURG SCHOOL OF FOOD SCIENCE statt und unsere Gruppe ist Teil des Forschungverbundes FOOD PROFILING.
Wichtige Publikationen
1H NMR Spectroscopy for Determination of the Geographical Origin of Hazelnuts
René Bachmann, Sven Klockmann, Johanna Haerdter, Markus Fischer, Thomas Hackl
Journal of Agricultural and Food Chemistry 66, 11873-11879 (2018)
Assessment of Mixtures by Spectral Superposition. An Approach in the Field of Metabolomics
René Bachmann, Navid Shakiba, Markus Fischer, Thomas Hackl
Journal of Proteome Research 18, 2458-2466 (2019)
Metabolic Progression
Durch Lagerung, oder durch Befall mit Schadorganismen, kann sich die Qualität eines Lebensmittels wesentlich verschlechtern. Der Biss in die ranzige Nuss – kein Genuss. Ein Befall mit Schimmelpilzen kann zusätzlich zu einer Kontamination durch schädliche Mykotoxine führen. Hierbei stellen wir uns die Frage, ob spezifische metabolische Veränderungen auf eine lange Lagerungsdauer oder den Befall durch einen Schadorganismus hinweisen können. Ein Teil der Arbeiten werden in Kooperation mit der Gruppe von Bernward Bisping (Universität Hamburg, HAMBURG SCHOOL OF FOOD SCIENCE) durchgeführt.
Wichtige Publikationen
Signal pattern plot: a simple tool for time-dependent metabolomics studies by 1H NMR spectroscopy
René Bachmann, Adelis Jilani, Hasnaa Ibrahim, Dominic Bahmann, Christina Lang, Markus Fischer, Bernward Bisping, Thomas Hackl
Analytical and Bioanalytical Chemistry Online: 16 August 2019 (2019)
Identifizierung von Naturstoffen/Metaboliten aus komplexen Gemischen
Die Identifizierung von Metaboliten aus einem komplexen Gemisch, wie einem Extrakt, stellt eine große Herausforderung dar. Wir erarbeiten Strategien, die eine Identifizierung vereinfachen, ohne dabei einzelne Verbindungen zeitaufwendig isolieren zu müssen. Dafür wenden wir verschieden Methoden wie die Hochleistungsflüssigchromatographie und Massenspektrometrie in Kombination mit der NMR-Spektroskopie an und nutzen dabei die Komplementarität der jeweiligen Verfahren.
Enzymkinetik
Die Enzymkinetik hat das Ziel der funktionellen Charakterisierung von Enzymen,sowie deren Inhibitoren und Aktivatoren. Entsprechend der Vielfältigkeit der durch Enzyme katalysierten Reaktionen ergibt sich ein breites Methodenspektrum, mit denen kinetische Analysen durchgeführt werden können. Die NMR-Spektroskopie kommt dabei selten zum Einsatz, obwohl eine direkte Quantifizierung ohne eine Modifizierung der Substrate erfolgt und der Reaktionsverlauf atomar aufgelöst verfolgt werden kann.
Wichtige Publikationen
NMR for direct determination of Km and Vmax of enzyme reactions based on the Lambert W function-analysis of progress curves
Franziska Exnowitz, Bernd Meyer, Thomas Hackl
Biochimica et Biophysica Acta, Proteins and Proteomics 1824, 443-449 (2012)