Lebensmittelchemie 2012

Neben der Identifizierung von Aromastoffen durch die molekulare Sensorik sind die Aufklärung ihrer ‧Biosynthese sowie ihre biotechnische Produktion ins Zentrum der Aromastoffforschung gerückt. Geruch und Geschmack vermitteln die Qualität eines Lebensmittels. Den Geruch bestimmen flüchtige Aromastoffe, die heute vielen industriell hergestellten Lebensmitteln zugesetzt werden, um herstellungsbedingte Verluste auszugleichen oder das Aroma abzurunden. Der Verbraucher akzeptiert dabei eher natürliche Aromen. Der Begriff „natürlich“ darf nach EU-Recht allerdings nur dann zur Bezeichnung eines Aromas verwendet werden, wenn es ausschließlich Aromaextrakte oder natürliche Aromastoffe enthält.1) Dazu zählen biotechnisch erzeugte Aromastoffe, die in puncto Nachhaltigkeit für Aromenhersteller eine Alternative sind zu den klassischen natürlichen Aromen aus pflanzlichen Rohstoffen wie ätherischen Ölen. Biotechnische Verfahren dienen vermehrt dazu, strukturell komplexe Aromastoffe billiger und in größeren Mengen herzustellen, als dies mit chemischen Synthesen oder durch Pflanzenextraktion möglich ist.2) Fortschritte in Enzymtechnik, Gentechnik, Bioprozess-Monitoring und Produktisolierung bieten viel versprechende Möglichkeiten für biotechnische Aromastoffproduktion.3) Spezifische Strategien sind hierfür aber nur dann weiterzuentwickeln, wenn Enzymologie und Regulation der Aromastoffbiosynthese auf molekularer Ebene verstanden sind. Daher ist die biochemische Forschung zur Aufklärung von Biosynthesewegen in Pflanzen ein wichtiger Bestandteil der Aromabiotechnik

Regio- and stereoselective fungal oxyfunctionalisation of limonenes

Selective transformations of limonene by asco- and basidiomycetes were investigated. On the shake flask scale, Penicillium citrinum hydrated R-(+)-limonene to α-terpineol [83% regioselectivity (rs), more than 80 mg l-1 product yield], and Gongronella butleri catalysed the terminal oxidation to yield perillyl alcohol (60% rs, 16 mg l-1). On the laboratory bioreactor scale, Penicillium digitatum produced a peak concentration of 506 mg α-terpineol l-1 in the fed-batch mode, equivalent to a theoretical yield of 67%, and no volatile by-products were found. Fusarium proliferatum transformed R-(+)-limonene enantiospecifically to cis-(+)-carveol (98.6% ee, more than 35 mg l-1 product yield) and S-(-)-limonene predominantly to trans-(-)-carveol (96.3% ee). Pleurotus sapidus selectively dehydrogenised the accumulating trans-(-)-carveol to the corresponding enantiopure R-(-)-carvone. The results show that a careful selection of strain and bioprocess parameters may improve both the yield and the optical purity of a desired product

Expression of inflammatory host genes in Chlamydia trachomatis-infected human monocytes

The aim of this study was to perform a comprehensive gene expression analysis of cytokines, chemokines, and their receptors in Chlamydia trachomatis-infected human monocytes in order to elucidate molecular aspects of their involvement in the host response. Peripheral blood mononuclear cells from three healthy donors were separated and infected with C. trachomatis elementary bodies serovar K (UW/31/Cx) at a multiplicity of infection of 5:1. Three time points of infection were studied by gene expression analysis using microarray: 4 hours (active infection), 1 day (transition), and 7 days (persistent infection). Expression levels of selected genes were confirmed by quantitative real-time reverse transcription-polymerase chain reaction. Transcripts encoding 10 cytokines, chemokines, and receptors were found to be upregulated exclusively in the early, active phase of the infection as compared to four genes in the late, persistent state of the infection. Apart from receptors, both the level and the number of transcripts encoding inflammatory products decreased with ongoing infection. Four genes (interferon-gamma, macrophage inflammatory protein [MIP]-1-alpha, MIP-1-beta, and interleukin-2 receptor-gamma) were constantly expressed over a period of 7 days. The current study provides data on the induction of mRNA encoding cytokines, chemokines, and their receptors in C. trachomatis-infected human monocytes. This pro-inflammatory gene expression profile of the monocytic host cell showed several differences between active and persistent chlamydial infections

The Cherry vinegar fly – Drosophila suzukii – An emerging risk for fruit and wine growing

Die Kirschessigfliege, Drosophila suzukii (Matsumura), ist ein polyphager Schadorganismus, der alle weich­fleischigen Obstarten und alle Weinsorten befällt. Ursprünglich in weiten Teilen Asiens endemisch, wurde diese Art erst vor wenigen Jahren nach Nordamerika eingeschleppt, wo sie sich sehr schnell ausbreitete und bereits beträchtliche Schäden verursacht. 2009 wurde D. suzukii auch lokal in Italien (Südtirol) und Spanien (etwa 130 km südwestlich von Barcelona) festgestellt. Verschleppt wird diese Drosophila-Art mit befallenen Früchten. Die klimatischen Bedingungen für eine Ansiedlung dieses Schadorganismus und das Angebot an Wirtspflanzen sind in den meisten Ländern Europas vorhanden. Das besondere Risiko von D. suzukii geht vor allem von der potentiell hohen Vermehrungsrate von bis zu 13 Generationen pro Jahr aus. Außergewöhnlich für Drosophila-Arten ist, dass die Weibchen mit einem Raspelapparat die intakte Fruchthaut durchdringen und die Eier in die Frucht hineinlegen. Die Larven zerstören durch ihren Fraß das Fruchtfleisch. Darüber hinaus können Sekundärinfektionen auftreten. Drosophila suzukii kann zwar mit Insektiziden bekämpft werden, die Vielzahl der Generationen setzt jedoch häufige Insektizid-Anwendungen voraus, was mit Rückständen und einer schnellen Resistenzbildung einhergehen kann. Die Kirschessig­fliege würde bei der Einschleppung nach Deutschland mit großer Wahrscheinlichkeit ein sehr bedeutender neuer Schadorganismus im Obst- und Weinbau werden. Erhebliche Schäden bzw. Bedarf an intensivem Insektizideinsatz wären die Folge. Aufgrund des Auftretens von D. suzukii in Italien und Spanien und der Aufnahme in die EPPO-Warnliste (alert list) ist die Kirschessigfliege entsprechend der Allgemeinen Verwaltungsvorschrift zu Schadorganismen meldepflichtig. Eine umfassende Risikoanalyse für Europa insgesamt wird noch in 2010 im Rahmen der EPPO erstellt werden. Eine besonders kri­tische Frage ist in diesem Zusammenhang, ob D. suzukii noch mit Quarantänemaßnahmen eingegrenzt werden kann. Aufgrund der EG-Richtlinie 2000/29/EG sind solche Maßnahmen bis auf weiteres in Deutschland zu treffen, wenn Befall festgestellt werden sollte.The Cherry vinegar fly, Drosophila suzukii (Matsumura), is a polyphagous pest which infests all soft-flesh fruit species and all grape varieties. The species is endemic in Asia and was introduced into North America where it spread rapidly, causing substantial damages. Since 2009 D. suzukii has been found in Italy (South Tyrol) and in Spain (around 130 km from Barcelona in South-West direction). This Drosophila species is introduced with infested fruits. The climatic conditions and the availability of host plants are suitable for the establishment of this pest in most parts of Europe. The special risk arises in particular from the high potential propagation rate of up to 13 generations per year. The female’s serrated ovipositor, being unusual for Drosophila species, enables it to penetrate thin-skinned fruits to deposit its eggs into the fruits. The larvae destroy the fruit pulp by feeding. Furthermore, secondary infections can occur. Though D. suzukii can be controlled by insecticides, the high number of generations however require a high frequency of insecticide applications, causing residues and favouring insecticide resistance. The cherry vinegar fly would most probably be a very important new pest of fruit and vine production in case of introduction in Germany. Considerable damages or an intensive insecticide use respectively would be the consequences. Because of the occurrence of D. suzukii in Italy and Spain and its listing on the EPPO alert list the finding of this pest has to be reported in accordance with the General Administrative Regulation for Plant Pests (Allgemeine Verwaltungsvorschrift zu Schadorganismen). A full pest risk analysis for Europe in general in the framework of EPPO will be elaborated in 2010. In this context a critical question is whether D. suzukii could still be contained by phytosanitary measures. According to EC directive 2000/29/EC such measures are obligatory in case the pest is found in Germany

Agro-ecological potential of the cup plant (Silphium perfoliatum L.) from a biodiversity perspective

Die Durchwachsene Silphie (Silphium perfoliatum L.) ist eine alternative Bioenergiepflanze, die in wesentlichen Punkten zu einer umweltschonenden Nutzung von Erneuerbaren Energien beitragen könnte. Die Vorzüge der Durchwachsenen Silphie liegen insbesondere in ihren Blüheigenschaften und dem mehrjährigen Anbau ohne Bodenbearbeitung, wovon Organismengruppen profitieren können, die besondere Funktionen im Agrarökosystem wie z.B. Bestäubung oder Bodenfruchtbarkeit steuern.Aktuell stützt sich die Erzeugung von Biomasse in Deutschland auf Anbausysteme, die aus agrarökologischer Sicht eine Bedrohung für die Biodiversität und für Ökosystemfunktionen darstellen. Die Dringlichkeit, dieser Entwicklung entgegenzusteuern, wird insbesondere bei Betrachtung des Flächenbedarfs für eine substanzielle Energieerzeugung deutlich.Inwiefern der Anbau der Durchwachsenen Silphie die Erwartungen an eine nachhaltige Biomassenutzung erfüllt, wurde im Rahmen einer umfangreichen Erhebung von blütenbesuchenden Insekten (Bienen und Schwebfliegen) einschließlich einer Pollen- und Nektarquantifizierung sowie Bodentier-Gemeinschaften (Regenwürmer, Collem­bolen und Nematoden) einschließlich ihrer funktionellen Gruppen in Beständen praxisnaher Bewirtschaftung untersucht.Es zeigte sich, dass die Durchwachsene Silphie als Biomassepflanze über das nötige agrarökologische Potential verfügt, um die aktuelle negative Entwicklung der Bio­diversität insbesondere in Regionen mit hohem Mais­anteil in Monokultur abzufedern. Dieses agrarökologische Potential lässt sich jedoch nur ausschöpfen, wenn agronomische Voraussetzungen wie z.B. ein später Erntetermin und Standzeiten von mindestens fünf Jahren erfüllt sind. Unter diesen Voraussetzungen ist der Landschaftskontext zu berücksichtigen. So sind semi-natürliche Habitate als Nist- und Larvalhabitate in der Umgebung nötig, um den Lebenszyklen wildlebender Bestäubergruppen gerecht zu werden, während eine positive Entwicklung der biologischen Funktionalität des Bodens an eine ackerbauliche Vornutzung der Flächen gekoppelt ist.The cup plant (Silphium perfoliatum L.) is an alternative bioenergy plant that may contribute to a more environmentally friendly utilization of renewable resources. The potential benefits of the cup plant comprise its flowering-characteristics and the perennial cultivation without tillage. Hence organisms could be fostered that serve important ecosystem-functions, i.e. pollination and soil fertility.To date biomass production in Germany is based on cropping systems that bear a risk for biodiversity and ecosystem-services. The importance to counteract this development becomes more pronounced, considering the land requirements for significant generation of energy from biomass.To what extent cropping of the cup plant meets the expectations of a sustainable biomass production was investigated within a comprehensive assessment of pollinating insects (bees and hoverflies) including pollen- and nectar-quantification as well as of soil-fauna communities (earthworms, collembolans, nematodes) and according functional groups in cup-plant stands with a commercial orientation of management.From the results it became obvious that the cup plant as a bioenergy crop has got the necessary potential to mitigate the negative development of biodiversity and ecosystem services, especially in regions with a large share of maize monocultures. This agro-ecological potential can only be exploited if certain agronomic requirements are met, i.e. a late harvest and cultivation periods of at least five years. Under these conditions the landscape context has to be considered. Semi-natural habitats are required for nesting and larval development of wild pollinator-groups, whereas positive development of biological functions in soil is tied to the land-use history

Impact of hormonal therapy on the detection of promoter hypermethylation of the detoxifying glutathione-S-transferase P1 gene (GSTP1) in prostate cancer

BACKGROUND: In spite of excellent cure rates for prostate cancer patients with favorable tumor characteristics, patients with unfavorable characteristics after radical prostatectomy are still at a significantly increased risk of tumor progression. Early adjuvant hormonal therapy (AHT) has been shown to be of prognostic benefit in these patients. Unfortunately initiation and duration of early AHT in the individual patient is based on statistic data. PSA, as the standard prostate marker is neither able to reliably indicate minimal residual tumor disease in the early postoperative phase, nor can it be used for therapy monitoring due to the suppressive effect of hormonal therapy on PSA production. Promoter hypermethylation of the detoxifying glutathione-S-transferase P1 gene (GSTP1-HM) has been shown to be the most common DNA alteration of primary prostatic carcinoma which, when used as a marker, is supposed to be able to overcome some of the disadvantages of PSA. However until now information on the impact of hormonal therapy on the detection of GSTP1-HM is lacking. The purpose of our study was to assess the impact of endocrine therapy on the detection of GSTP1-HM by methylation-specific PCR (MSP) in prostate cancer. METHODS: Paraffin embedded tumor samples from the radical prostatectomy (RP) specimens from 15 patients after hormonal therapy (HT) (mean 8 months) were assessed by MSP. In 8 of the patients the GSTP-1 status of the tumors before HT was assessed on the corresponding initial diagnostic biopsies. RESULTS: Following HT MSP showed GSTP1-HM in 13/15 of the RP specimens. In two patients analysis of the RP specimens failed to show GSTP1-HM. All initial tumor samples (8/8 biopsy specimens) showed GSTP1-HM, including both patients negative for GSTP1 HM in the corresponding RP specimen. CONCLUSION: In most cases hormonal therapy appears to not alter GSTP1 HM detection. However the change from a positive to a negative GSTP1 HM status in a subset of the patients may point to an, at least partial androgen dependency. Further studies on a larger cohort of patients are necessary to assess its frequency and the exact hormonal interactions

Using natural means to reduce surface transport noise during propagation outdoors

This paper reviews ways of reducing surface transport noise by natural means. The noise abatement solutions of interest can be easily (visually) incorporated in the landscape or help with greening the (sub)urban environment. They include vegetated surfaces (applied to faces or tops of noise walls and on building façades and roofs ), caged piles of stones (gabions), vegetation belts (tree belts, shrub zones and hedges), earth berms and various ways of exploiting ground-surface-related effects. The ideas presented in this overview have been tested in the laboratory and/or numerically evaluated in order to assess or enhance the noise abatement they could provide. Some in-situ experiments are discussed as well. When well-designed, such natural devices have the potential to abate surface transport noise, possibly by complementing and sometimes improving common (non-green) noise reducing devices or measures. Their applicability strongly depends on the available space reserved for the noise abatement and the receiver position