Mikrobiologie des Weines
Klassische und molekularbiologische Identifizierung der Mikroorganismen auf Traube, im Most und im Wein. Physiologie und Stammoptimierung der Weinmikroorganismen. Lytische Enzyme. Mikrobielle Populationsdynamik während der Weinbereitung. Interaktionen der Mikroorganismen. Bildung biogener Amine.
Beim Weinausbau spielen neben den Hefen auch Milchsäurebakterien eine wichtige Rolle. Milchsäurebakterien sind in der Lage, Äpfelsäure abzubauen und damit die Säure im Wein zu reduzieren. Im Gegensatz zur chemischen Entsäuerung handelt es sich hier um die gezielte Reduzierung einer Säure. Milchsäurebakterien der Gattung O. oeni werden bereits als Starterkulturen bei der Weinherstellung eingesetzt. Probleme bereiten dabei nach wie vor die anspruchsvollen Kulturbedingungen dieser Mikroorganismen, so dass der Erfolg dieser Technologie nicht immer gewährleistet ist. Unsere Zielsetzung war die Selektion neuer Stämme, die diesen Nachteil nicht mehr aufwiesen. Dazu war es unter anderem notwendig, die physiologischen Eigenschaften und das Nährstoffbedürfnis dieser Organismen detailliert zu erforschen. Zur Identifizierung geeigneter Stämme werden molekulare Sonden entwickelt. Die Qualität des Weines ist nicht nur abhängig von den Inhaltsstoffen der Weintraube, sondern auch von den Stoffwechselprodukten der Mikroorganismen, die während der Weinbereitung aktiv sind. Große Bedeutung kommt dabei den Hefen und einigen säuretoleranten Bakterien zu. Gerade bei letzteren ist davon auszugehen, daß noch nicht alle Arten erfasst sind, die im Most oder Wein aktiv sind. Es wurde untersucht, inwieweit sich Stoffwechselmetabolite dieser Mikroorganismen prägend auf die Weinqualität auswirken. Die Identifizierung der Organismen erfolgte durch biochemische und molekularbiologische Methoden. Auf dem Gebiet der Weinanalytik wurden ständig chromatographische Methoden (GC, HPLC) mit dem Ziel entwickelt und verbessert, neue Substanzen zu erkennen und bestehende Nachweismethoden zuverlässiger und einfacher zu gestalten. Dabei kam der Probenvorbereitung (z.B. Festphasenextraktion) besondere Bedeutung zu, da die Leistungsfähigkeit der Analytik häufig durch störende Matrixbestandteile limitiert ist.
Aufgrund der sich verändernden klimatischen Bedingungen werden sich auch die Wachstumsbedingungen für Mikroorganismen und der Infektionsdruck auf den Trauben, im Most und Wein zunehmen. Deshalb entwickelten wir Enzyme zur Lyse unerwünschter Mikroorganismen.
Bei der Filtration des Weines können Polysaccharide Probleme bereiten, die z. B. von dem Schimmelpilz Botrytis cinerea auf den Trauben gebildet werden. Es wurde deshalb versucht, Mikroorganismen zu isolieren, die weinrelevante Polysaccharide abbauen können. Die entsprechenden glycolytischen Enzyme wurden gereinigt und charakterisiert.
Mikrobielle Umwandlung von erneuerbaren Rohstoffen
Kultur und Identifizierung von Mikroorganismen in Biogasanlagen und Physiologie der Biogasbildung; mikrobielle Bildung von Bioethanol und biologischen Kunststoffen.
Die fossilen Brennstoffe Erdöl und Erdgas stehen nur noch 20 bis 40 Jahre zur Verfügung. Es besteht daher ein dringender Bedarf an der Entwicklung von Verfahren zur Nutzung alternativer Energiequellen. Deshalb wurden auf EU-Ebene und auf Bundes- sowie Länderebene neue Programme für die Nutzbarmachung von erneuerbaren Rohstoffen angestoßen.
Insbesondere seit der letzten Novellierung des EEG 2004 ist die Anzahl der mit nachwachsenden Rohstoffen betriebenen Biogasanlagen in Deutschland auf über 7600 angestiegen. Die Produktion von Biogas aus nachwachsenden Rohstoffen in landwirtschaftlichen Biogasanlagen gewinnt zunehmend an Bedeutung. Während es im Bezug auf die Anlagentechnik in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte gegeben hat, sind relativ wenige Untersuchungen zur Prozessmikrobiologie und der Systematik der beteiligten Mikroorganismen veröffentlicht worden. Vor diesem Hintergrund war das wesentliche Ziel des Forschungsprojekts, eine detaillierte Analyse der beteiligten mikrobiellen Flora in laufenden unter unterschiedlichen Bedingungen betriebenen Praxisbiogasanlagen durchzuführen und die beteiligten Mikroorganismen zu isolieren. Weiterhin wurde die mikrobielle Bildung von Bioethanol und biologischen Kunststoffen aus erneuerbaren Rohstoffen sowie die mikrobielle Methanoxidation untersucht.