Food Science & Biotechnology

Das Anwachsen von Zellen auf medizintechnisch relevanten Oberflächen soll durch Abscheiden genau definierter Nanoteilchen gezielt gesteuert werden. Im Projekt FAENOMENAL arbeiten wissenschaftliche Experten aus der Nanotechnologie von der Universität Innsbruck und aus der Biotechnologie vom MCI mit den Industriepartnern PhysTech Coating Technology GmbH, einem Tiroler Unternehmen spezialisiert auf Dünnschichttechnologie, und MED-EL Elektromedizinische Geräte Gesellschaft m.b.H., einem Tiroler Großunternehmen, Spin-Off der Universität Innsbruck und möglichen Anwender, eng zusammen.

Folgende Forschungsstränge, die innerhalb von drei Jahren bearbeitet werden sollen: (1) Haltbarkeitsoptimierung von Schnittkäse unter Berücksichtigung von ökologisch nachhaltigen Verpackungslösungen. Der Fokus liegt hier auf der Modellierung von Material-, Energie und Hilfsstoffen, Erstellung von Materialflusskostenanalysen sowie LCA-Analysen, insbesondere mit Blick auf die gesamtökologischen Auswirkungen und die transparente Beschreibung der SWOT alpiner Käseproduktionen über alle Lebenszyklusphasen. (2) Faktoren der Verpackung (z.B. unterschiedliche Packmittel oder Atmosphären) werden in experimentellen Versuchen in Bezug auf deren Wirkung auf das Produkt getestet. (3) Analyse der Qualitätsparameter (des Verpackungsmateriales und des Gutes) mittels mikrobieller, invasiver und nicht-invasive Messmethoden sowie Sensorik. Das Projekt wird Ergebnisse für Erzeuger, Verpackungsfirmen sowie Vermarkter generieren, wobei auch eine Einbindung der Konsumenten und Öffentlichkeit geplant ist. Hier sind auch disziplinenübergreifende Auswertungen z.B. durch Nutzwertanalysen angedacht. Der Start des Projektes soll so schnell wie möglich starten.

Die Effizienz der Wasserdesinfektion soll durch serielle und parallele Anwendung von UVA-, UVB- und UVC-Strahlung erhöht werden. Gleichzeitig werden Inaktivierungs- und Reparaturmechanismen an Reinkulturen, Mischkulturen und Umweltproben untersucht. Erkenntnisse über synergistische Effekte der UV-Bereiche fließen in die Entwicklung innovativer UV-LED-Systeme zur energieeffizienten, kostengünstigen und umweltfreundlichen Wasserbehandlung ein.

Durch die aktuelle geopolitische Lage und Bewältigung der Klimakrise tritt die Notwendigkeit der dauerhaften Substitution der Erdgasimporte aus Russland und Ausbau erneuerbarer Energieträger verstärkt in den Vordergrund. Wasserstoff (H2) nimmt eine zentrale Rolle bei der Energiewende in den unterschiedlichsten Bereichen ein, jedoch bedarf es für eine wettbewerbsfähige Produktion neben der Technik auch umfassende Analysen der erforderlichen Rahmenbedingungen. Im vorliegenden Projekt soll die Biosynthese von Wasserstoff aus organischer Biomasse mittels dunkler Fermentation forciert werden. Erstmals soll ein in Tirol neu entdecktes Bakterium - Thermoactinomyces mirandus - für die Biosynthese eingesetzt werden. Bekannt ist, dass T. mirandus unter anaeroben, thermophilen Bedingungen aus Laktose H2 generiert, allerdings wurde dieser Prozess nur im Labormaßstab untersucht und nicht hinsichtlich Produktionseffizienz optimiert. Dieser Fragestellung soll nun im Detail nachgegangen werden, indem T. mirandus zunächst im kleinen Maßstab unter variierten Bedingungen (C-Quelle, Temperatur, pH u.a.) kultiviert wird. Die Prozessmodellierung zielt auf die Maximierung bzw. Intensivierung der H2 Ausbeute ab. Parallel sollen bereits gut untersuchte Referenzstämme kultiviert und optimiert werden, um die Syntheseraten mit jenen von T. mirandus direkt vergleichen zu können. Anschließend wird T. mirandus zusammen mit ausgewählten Referenzstämmen als Mischkultur in den Prozess eingebracht und erneut hinsichtlich Produktionseffizienz und Ertrag analysiert. Dies soll die Grundlage schaffen, den Prozess vom Labormaßstab in einem größeren Maßstab zu skalieren. Neben unterschiedlichen Zuckern soll auch die Möglichkeit getestet werden, nachwachsende Rohstoffe (darunter Bio- oder Lebensmittelabfälle) als Ausgangssubstrat für die Biosynthese nutzen zu können, was eine tragende Säule in der Entwicklung von grün produziertem H2 darstellt. Um die Wirtschaftlichkeit des Prozesses noch weiter zu unterstreichen, soll ein zweistufiger Prozess etabliert werden, bei dem durch eine Hintereinanderschaltung von dunkler Fermentation und anaerober Vergärung neben Wasserstoff auch Methan generiert wird, wodurch eine durchwegs positive Netto-Energiebilanz erzielt werden kann. Des Weiteren sollen die der H2-Biosynthese zugrundeliegenden Enzyme genauer analysiert werden, um zukünftig kommerziell erhältliche und hocheffiziente Enzyme zu entwickeln, welche das Potential besitzen, den Weg über die Fermentation einzusparen und kostenoptimiert H2 zu generieren. Zusammenfassend soll die Grundlage geschaffen werden aus lokal verfügbaren, nachwachsenden Rohstoffen klimaneutral H2 zu produzieren, was nicht nur die Energieimportabhängigkeit reduziert, sondern auch die regionale Versorgungssicherheit und umweltgerechte Kreislaufwirtschaft stärkt.

Apfeltrester ist einer der Hauptabfallstoffe der Apfelsaftproduktion und bezeichnet die festen Rückstände, welche nach dem Pressen zurückbleiben. Trester können bis zu 30 % der Frucht beinhalten und bestehen hauptsächlich aus Schalen, Kernen und Stielen. Apfeltrester werden auf Grund ihres hohen Fasergehalts häufig als Raufuttersatz verwendet, jedoch haben sie einen niedrigen Protein-, aber hohen Zuckergehalt, weshalb sie als Futtermittelersatz nicht gut geeignet sind. Obwohl Apfeltrester Abfallprodukte sind, enthalten sie viele wertvolle Inhaltsstoffe, wie Antioxidantien, Pektine und Wachse. Auf Grund des Vorkommens vieler relevanter Inhaltsstoffe, sind Apfeltrester für eine weitere Verwertung höchst attraktiv. Die technologische Umsetzung und Optimierung des Extraktionsprozesses ist jedoch äußerst komplex. Zum einen wird die Nutzbarkeit des Extraktionspotentials der Trester von der Entwicklung von Mikroorganismen auf Grund eines hohen Feuchtigkeitsgehaltes eingeschränkt und andererseits müssen bestehende Extraktionsprotokolle aus der Literatur auf die chemischen und physikalischen Eigenschaften der Trester aus regionalen Apfelsorten optimiert werden, um eine möglichst hohe Ausbeute zu erzielen. Aus diesem Grund ist es notwendig verschiedene Strategien bei der technologischen Entwicklung zu verfolgen.

Die Analyse der Aromabildung von Senf ist ein sehr verzweigtes Anliegen (beginnend beim Boden-, Saaten-, Herstellungs- sowie Lagerungseinflusses) dessen Absicht ist, ein Verständnis der molekularen und biochemischen Zusammenhänge bei der Senfherstellung zu erzeugen. Weiterhin wird anhand der Recherche immer versucht, qualitätssicherende Maßnahmen aufzuzeigen, die zur Sicherung des kurz-, mittel- und langfristigen ökonomischen Erfolges beitragen sollen. Das Auftreten von Gasbildung und Fehlaromenbildung im Endprodukt Tafelsenf beobachtet worden, was z.B. mit einer veränderten Gasbildung, Myrosinaseaktivität bzw. p-Kresol-Konzentration eingeht. Ziel des Folgeprojektes soll sein, die Vertiefung dieser Analysen, insbesondere die Schärfebildung genauer zu beschreiben als auch allfällige Bedingungen (Bodenbeschaffenheit, Einfluß Produktion sowie Lagerung etc.) zu konkretisieren.

Die Verpackung von Fleisch erfüllt zentrale Aufgaben für Logistik und Lagerung, steht aber auch in Interaktion mit der Qualität des Füllgutes. Im Rahmen des Interreg-Projekts QualiMeat soll nun die Wechselwirkung von verwendeten Folien auf das verpackte Fleisch sowie die Anwendung optimierter Folien im Verpackungsprozess genauer untersucht werden. Das Projekt wird im Rahmen des "INTERREG (= Europäische Territoriale Zusammenarbeit; ETZ)-Programm Österreich - Bayern 2014-2020" in der Prioritätsachse 1 zu 75% (AB116) gefördert. Weitere Informationen siehe auch: http://www.qualimeat.eu/.

Die Bioökonomie hat ein enormes Potenzial für grünes Wachstum und berufliche Entwicklung und gilt somit als eine Schlüsseldisziplin des 21. Jahrhunderts. Die Bioökonomiestrategie der EU befasst sich mit der Erzeugung erneuerbarer biologischer Ressourcen und ihrer Umwandlung in lebenswichtige Produkte. Der Ausbau der Bioökonomie, insbesondere in ländlichen Gebieten, bietet ein großes Entwicklungspotenzial. In den Alpenregionen kann dieses Potenzial jedoch nur genutzt werden, wenn Akteure und Kommunen eng zusammenarbeiten und gemeinsame Ziele verfolgen. Das übergeordnete Ziel von AlpBioEco ist es, die Nachhaltigkeit der lokalen Wirtschaft im Alpenraum durch die Aufwertung innovativer bioökonomischer Potenziale entlang biobasierter Nahrungs- und Pflanzenextrakt-Wertschöpfungsketten (VCs) zu fördern. Es trägt zu den Rahmenbedingungen für Innovationen bei, die zu öko-innovativen Geschäftsideen und -konzepten für KMU führen. Bei der Umsetzung und Förderung von Öko-Innovationen in der Praxis werden exemplarisch 3 VCs analysiert, wobei ein sektorübergreifender Mehrebenen-Stakeholder-Ansatz angewendet wird. KMU, Cluster und Initiativen, Verwaltung und Politik sowie Wissenschaft arbeiten zusammen. Eine Kommunikationsstrategie auf Basis des Vierfachhelix-Ansatzes stärkt das Bewusstsein für Bioökonomie in alpinen Regionen. Im Rahmen eines Validierungsberichts wird der Ansatz der Ökoinnovation entlang der biobasierten Lebensmittelproduktion in den Alpenregionen vorgestellt. Damit erhöht AlpBioEco die Kapazitäten von KMU zur gemeinsamen Entwicklung von biobasierten Produkten. Durch Konzepte von "Open Innovation" wird die transnationale Kooperation für Öko-Innovationen in der biobasierten Wirtschaft intensiviert. In der Summe trägt AlpBioEco zu einer besseren Kohäsion und integrierten territorialen Entwicklung bei, da ländliche Regionen in neue biobasierte VCs eingebunden werden. Dadurch werden hochwertige Arbeitsplätze in der Landwirtschaft geschaffen. Auf makroregionaler Ebene trägt AlpBioEco zu einer geringeren Ungleichheit des Alpenraumes bei. Dieses Projekt wird vom europäischen Fond für regionale Entwicklung (EFRE) im Rahmen des Interreg Alpine Space mitfinanziert. Unterstützung der Europäischen Union beträgt 1.820.666 €. Weitere informationen auch unter: http://www.alpine-space.eu/projects/alpbioeco/en/home.