Aufgrund der gentoxischen und krebserzeugenden Eigenschaften des aromaaktiven pflanzlichen Sekundärmetaboliten beta-Asaron der Kalmuspflanze (Acorus calamus) gelten für diesen in der Europäischen Union (EU) Höchstwerte für alkoholische Getränke von 1 mg/kg sowie Empfehlungen von 0.1 mg/kg für nicht alkoholische Getränke und sonstige Lebensmittel. Der direkte Einsatz von beta-Asaron als Aromakomponente ist in der EU verboten. Frau Lena Hermes aus der AG Prof. Esselen entwickelte und validierte mit Hilfe ihrer Kollegen Dr. Benedikt Cramer und Janis Römermann eine schnelle und robuste LC-MS/MS-Methode zur Charakterisieren und Quantifizierung von beta-Asaron und verschiedener beta-Asaron-Derivate in Tee, alkoholischen Getränken und Nahrungsergänzungsmitteln. Die genaue Methode wurde aktuell unter dem Titel „Quantitative analysis of beta-asarone derivatives in Acorus calamus and herbal food products by HPLC-MS/MS“ (https://doi.org/10.1021/acs.jafc.0c05513) publiziert. Die Höchstmenge von 1 mg/kg beta-Asaron wurde in keiner der untersuchten Spirituosen überschritten. Jedoch wurden in Tees und Nahrungsergänzungsmitteln mittlere beta-Asaron-Gehalte von 9 bzw. 15 mg/kg detektiert, die somit um einen Faktor ca. 100 über der empfohlenen Höchstmenge von 0.1 mg/kg für Lebensmittel liegen. Die Autoren zeigten erstmalig, dass auch Oxidationsprodukte des beta-Asarons in Lebensmitteln vorkommen. Da im Vergleich zur Ausgangssubstanz bislang wenig zur Toxizität dieser Verbindungen bekannt ist, sind weiterführende Studien zur humanen Exposition und zum Wirkmechanismus zwingend notwendig.

Dieses Jahr konnten interessierte Schülerinnen und Schüler zwar nicht persönlich vorbeikommen und das leckere Eis der Vorjahre gab es auch nicht - spannende Infos und Einblicke ins Studium hatten wir trotzdem für Euch!
Durch Treffen mit Herrn Prof. Dr. Hans-Ulrich Humpf konntet ihr online etwas über das Studium der Lebensmittelchemie erfahren und Eure Fragen zum Inhalt und den Berufsaussichten stellen. Infos zum Studienstart, zur Anmeldung zum Studium selbst und was Ihr sonst noch alles wissen wolltet konntet Ihr In Gesprächen mit Herrn Dr. Michael Lange-Aperdannier klären. Aber auch nach dem Hochschultag stehen wir Euch gerne für Fragen zur Verfügung und haben Infos parat: Schaut Euch das Institut für Lebensmittelchemie auf einer Videoführung an. Entdeckt in einem weiteren Video, was die Studiengänge Bachelor und Master Lebensmittelchemie in Münster ausmacht und was man später alles damit machen kann. Und wenn dann noch Fragen sind, schreibt einfach an aperdan@uni-muenster.de.

Von probiotisch bis hochgradig pathogen - das Spektrum an Stämmen der Bakterienart Escherichia coli (E. coli), die u.a. auch im menschlichen Darm vorkommt, ist beeindruckend. Selbst genetisch sehr eng verwandte Bakterienstämme können sich in ihrer Wirkung auf den Menschen und ihren Lebensräumen stark unterscheiden, wie es bei den drei E. coli Isolaten Nissle 1917, 83972 und CFT073 der Fall ist. Trotz ihrer großen Unterschiede bezüglich ihrer Pathogenität, weisen Untersuchungen ihrer Genome daraufhin, dass sie von einem gemeinsamen Vorfahren abstammen könnten.
In der nun in der Zeitschrift Metabolites veröffentlichten Arbeit von Mareike Schulz aus der Arbeitsgruppe von Herrn Prof. Dr. Hans-Ulrich Humpf vom Institut für Lebensmittelchemie wurden in Kooperation mit Herrn Prof. Dr. Ulrich Dobrindt vom Institut für Hygiene die Exometabolome der drei genetisch eng verwandten Stämme massenspektrometrisch untersucht und miteinander verglichen. Als Exometabolom werden alle kleinen Moleküle bezeichnet, die ein Organismus an die Umgebung abgibt. Diese können in ihrer Struktur und Funktion sehr verschieden sein. So können beispielsweise neben Abfallprodukten auch Moleküle von Bakterien ausgeschieden werden, die dabei helfen lebensnotwendige Nährstoffe, wie z.B. Metallionen, aus der Umgebung aufzunehmen.
Die mittels hochauflösender Massenspektrometrie (HPLC-HRMS) untersuchten Proben der drei E. coli Isolate wiesen deutliche Unterschiede zwischen den Exometabolomen auf. Anhand umfangreicher statistischer Datenauswertungen wurde gezeigt, dass insbesondere die für Aufnahme von Eisen wichtigen Siderophore, vor allem im Hinblick auf Yersiniabactin, sehr unterschiedlich von den einzelnen Stämmen gebildet wurden. Weitergehende Arbeiten zur Isolierung von Verbindungen, die in einem besonderen Maße die Unterschiede zwischen den Stämmen ausmachten, führten zur Isolierung und Identifizierung von Ulbactin B, das strukturelle Ähnlichkeiten zu Yersiniabactin aufweist und bisher nur für marine Bakterien beschrieben wurde. Zudem wurden weitere Moleküle, die sich als strukturelle Modifikationen von Yersiniabactin herausstellten, zum ersten Mal massenspektrometrisch charakterisiert. Die gewonnenen Daten deuten darauf hin, dass die Aufnahme lebenswichtiger Metallionen durch Metallophore ein wichtiges Merkmal für das Wachstum und Überleben der Bakterien darstellt. Für zukünftige Arbeiten sind weitere Untersuchung zur Bedeutung der hier für E. coli neu entdeckten Moleküle und deren Rolle für das Überleben der Bakterien von besonderem Interesse. Die Untersuchungen zeigen auch, dass Massenspektrometrie-basierte Metabolomanalysen in Kombination mit statistischen Methoden äußerst hilfreich sind, um die Vielfalt der bakteriellen Metabolome und den Einfluss von Metallophoren auf die Fitness und Pathogenität der Bakterien zu untersuchen. Die original Publikation (open access) ist unter dem DOI 10.3390/metabo10060221 verfügbar.

Der Kalmuspflanze (Acorus calamus) gilt als traditionelle Pflanze der asiatischen Medizin und ist aufgrund der positiven pharmakologischen Eigenschaften auch im europäischen Raum verbreitet. Die getrocknete Wurzel wird zur Zubereitung von Teeaufgüssen oder zerkleinert in Nahrungsergänzungsmitteln genutzt. Das aus Wurzeln und Blättern extrahierte Öl findet zur Aromatisierung u.a. Anwendung in Magenbittern. Im ätherischen Öl kommen sekundäre Pflanzenstoffe aus der Substanzklasse der Phenylpropanoide, die Isomere alpha-Asaron und beta-Asaron, vor. Neben den pharmakologischen Eigenschaften werden diesen Verbindungen auch toxische Wirkungen zugesprochen; so wirken sie z.B. krebserzeugend im Tierversuch und DNA-schädigend in Zellkulturstudien. Des Weiteren scheint der Phase-I-Metabolismus der Substanzen maßgeblich zum gentoxischen Potential der Substanzen beizutragen. Jedoch sind die Effekte der identifizierten Metaboliten bislang nicht weiter charakterisiert.
Die aktuelle Publikation mit Lena Hermes aus der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Melanie Esselen als Erstautorin beinhaltet Untersuchungen zur gentoxischen Wirkung ausgewählter Phase-I-Metaboliten der Asaron-Isomere sowie zur zellulären Schadensantwort. Als Testsystem wurde die humane Leberkarzinomzelllinie HepG2 verwendet, da sie eine hohe metabolische Aktivität aufweist.
Eine frühe gentoxische Wirkung der Substanzen wird mit klastogenen DNA-Schäden in Verbindung gebracht, die schnell repariert werden. Deshalb wurden spezifische DNA-Reparaturkaskaden durch Beeinflussung der Proteinexpression und des Phosphorylierungsstatus näher untersucht. Zudem wurde eine aneugene Chromosomenfehlverteilung als spätes Ereignis der Gentoxizität über den Mikrokerntest und die Tubuli-Integrität festgestellt.
Nähere Informationen sind der Publikation (https://doi.org/10.1016/j.fct.2020.111484 ), erschienen in der Zeitschrift Food and Chemical Toxicology, zu entnehmen.

Im Rahmen eines aktuellen Forschungsprojekts von Herrn Matthias Kasimir aus der Arbeitsgruppe von Herrn Prof. Dr. Hans-Ulrich Humpf wurde der intestinale Metabolismus der modifizierten Mykotoxine (Schimmelpilzgifte) T 2- und HT 2 Toxin-3-glucosid in α- und β-Konfiguration im Schweine-Caecum-Modell untersucht.
Mykotoxine sind giftige Substanzen, die von Schimmelpilzen gebildet werden und zu einer Kontamination von Lebens- und Futtermitteln führen können. Daneben kann eine Infizierung von Nutzpflanzen mit Schimmelpilzen auch zu einer Schädigung der Pflanzen und damit einhergehend zu Ernteeinbußen führen. Eine Abwehrstrategie der Pflanzen ist es, die Mykotoxine durch Metabolismus zu entgiften. Die dabei entstehenden modifizierten Mykotoxine zeichnen sich häufig dadurch aus, dass Glucose an das ursprüngliche Mykotoxin gebunden wurde.
Bei dem in der Arbeitsgruppe entwickelten Schweine-Caecum-Modell handelt es sich um ein ex vivo Testsystem. Aufgrund von zahlreichen Gemeinsamkeiten zwischen den Gastrointestinaltrakten von Schwein und Mensch stellt es ein wertvolles Werkzeug dar, um Hinweise über den intestinalen Metabolismus im Menschen zu erhalten. In der nun veröffentlichten Studie mit Metaboliten von T-2 und HT-2 Toxin wurde gezeigt, dass die Glucose unabhängig von ihrer Konfiguration innerhalb weniger Minuten von den intestinalen Bakterien gespalten wird und somit T-2 und HT-2 Toxin freigesetzt werden. Nachfolgend werden die Toxine – deutlich langsamer - ebenfalls weiter metabolisiert.
Die Daten machen deutlich, dass die bisher noch kaum analytisch erfassten T 2 und HT-2 Toxin-glucoside aufgrund der Metabolisierung im Gastrointestinaltrakt eine toxikologische Relevanz haben können. Für eine umfassende Abschätzung der Exposition gegenüber T-2 und HT 2 Toxin sollten daher in Zukunft die bestehenden analytischen Methoden um die Analyse der modifizierten Formen erweitert werden. Die kürzlich in der Zeitschrift Journal of Agricultural und Food Chemistry erschienene Originalpublikation ist in englischer Sprache unter https://doi.org/10.1021/acs.jafc.0c00576 verfügbar.

Die Identifizierung und Analytik ernährungsbedingter Biomarker stellt einen Schwerpunkt der Forschung am Institut für Lebensmittelchemie der WWU dar. Bei diesen Biomarkern handelt es sich um Lebensmittelinhaltsstoffe oder deren Metaboliten, die nach Verzehr des jeweiligen Lebensmittels im Blut oder Urin nachweisbar sind. Somit wird die objektive und quantitative Bestimmung der Nahrungsaufnahme ermöglicht, welche die Grundvoraussetzung darstellt um einen eindeutigen Zusammenhang zwischen dem Lebensmittelverzehr und möglichen Gesundheitseffekten festzustellen.
Auf der Suche nach neuen Naturstoffen, die in Zukunft als potenzielle Biomarker für den Tomatenverzehr Anwendung finden können, wurden nun erstmals die pflanzlichen Imidazolalkaloide N-Caprylhistamin und N-Caprylhistamin-β-Glucosid in Tomaten entdeckt. Gleichzeitig wurde anhand der Untersuchung zahlreicher Lebensmittel bewiesen, dass diese sowie strukturell-verwandte Substanzen ausschließlich in Tomatenprodukten vorkommen. Somit ist eine Verwendung dieser Alkaloide als spezifische Biomarker für den Tomatenverzehr möglich. Darüber hinaus ist bisher nicht bekannt und natürlich von großem Interesse, ob die erstmals identifizierten Substanzen möglicherweise biologische Aktivitäten aufweisen. Diese Studie wurde von Yannick Hövelmann und Katharina Steinert mit Unterstützung von Dr. Florian Hübner in der Arbeitsgruppe von Herrn Prof. Hans-Ulrich Humpf durchgeführt und kürzlich in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift Food Chemistry veröffentlicht.  (DOI https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2019.126068).

Am ersten Adventswochenende 2019 war es soweit, 22 Absolventinnen und Absolventen des Studiengangs Master of Science Lebensmittelchemie wurde im Hörsaal C1 im Beisein von Eltern, Verwandten und Freunden ihr Masterzeugnis vom Dekan des Fachbereichs 12, Prof. Dr. Hans Ulrich Humpf, überreicht. Die vielfältigen Themen der Masterarbeiten zeigten wieder einmal eindrucksvoll die Interdisziplinarität des Studienfachs Lebensmittelchemie. Das alle Studierende herausragende Arbeit in den letzten zwei Jahren geleistet haben, stellte die erreichte Durchschnittsnote von 1,56 unter Beweis. Dazu möchte das gesamte Institut für Lebensmittelchemie „herzliche gratulieren“.
Im Rahmen dieser Absolventenfeier wurde auch die beste Masterarbeit im Fach Lebensmittelchemie ausgezeichnet. Der mit 1000 € dotierte und von der Firma Wessling aus Altenberge gestiftete Studienpreis für die beste Masterarbeit im Fach Lebensmittelchemie an der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster wurde von Dr. Henning Kuchenbuch in Firmenvertretung überreicht. Der diesjährige Preisträger, Herr Malte Hübschen, forschte zum Thema: „Bestimmung von 3-Monochlorpropan-1,2-diol, 2-Monochlorpropan-1,3-diol und deren Fettsäureestern sowie Glycidyl-Fettsäureestern in Lebensmitteln und 3-Monochlorpropan-1,2-diol und 1,3-Dichlorpropan-2-ol in Papieren und Kartonagen.“ Bei diesen Stoffen handelt es sich um Kontaminanten, die durch die ubiquitäre Verwendung von raffinierten Fetten und Ölen in Lebensmitteln vorkommen. Zusätzlich wird der Übergang aus Verpackungsmaterialien auf Papierbasis auf die Lebensmittel beschrieben. Die ausgezeichnete Masterarbeit wurde in Kooperation mit der Firma Wessling durchgeführt und befasste sich mit der Entwicklung und Validierung von Methoden, um die beschriebenen Prozesskontaminanten mittels Gaschromatographie gekoppelt mit Tandem-Massenspektrometrie zu analysieren. Solche Methoden sind von besonderer Bedeutung für die Routineanalytik in der Lebensmittelüberwachung sowie für die Expositionsabschätzung in Rahmen der Risikobewertung dieser toxischen Kontaminanten. Herr Hübschen überzeugte mit technologischem und analytischem Verständnis sowie innovativen Ideen, die er dazu einsetzte, automatisierte Arbeitsabläufe mit eigens entworfenen Gerätebauteilen zu optimieren. Dieser Input überzeugte einstimmig die Jury des Masterpreises.

Ochratoxin A (OTA) ist ein gesundheitsschädliches Mykotoxin, das von Schimmelpilzen gebildet wird und in vielen Lebensmitteln in Spuren vorkommen kann. Um die Gesundheit der Verbraucher zu schützen gibt es daher unter anderem für Getreide, Gewürze, Wein, Bier und Kaffee gesetzliche Grenzwerte.
Hinsichtlich der Belastung mit Ochratoxinen hat Kaffee eine besondere Bedeutung, da er neben Ochratoxin A zudem die Substanz 2’R-Ochratoxin A enthält, die beim Rösten von Kaffee aus ersterem entsteht. Die Bildung von 2’R-Ochratoxin A wurde vor einigen Jahren erstmalig am Institut für Lebensmittelchemie der WWU nachgewiesen und in der Folge die Entstehung, die Toxizität und das Vorkommen beim Menschen untersucht. Analysen von humanen Blutproben zeigten unter anderen, dass 2’R-Ochratoxin A dort im Vergleich zu Ochratoxin A in höheren Mengen vorkommen kann. Da nach bisherigen Erkenntnissen ausschließlich gerösteter Kaffee und Malzkaffee für die Exposition gegenüber 2’R-Ochratoxin A verantwortlich sind wurde in der nun veröffentlichten Studie untersucht, wie sich ein Verzicht auf Kaffee auf die Blutspiegel von Ochratoxin A und 2’R-Ochratoxin A auswirkt.
Konkret verzichteten dazu 16 KaffeetrinkerInnen zwei Monate lang komplett auf den Wachmacher bevor sie anschließend in einem zweiten Teil ausschließlich standardisierten Kaffee mit bekannten natürlichen Gehalten an Ochratoxin A und 2’R-Ochratoxin A zum Verzehr bekamen. Mit der Studie wurde erstmals gezeigt, dass die außergewöhnlich lange biologische Halbwertzeit von 2’R-Ochratoxin A, die über sechs Monate beträgt, maßgeblich zu den hohen Gehalten im Blut beiträgt, während die eigentliche Aufnahme an 2’R-Ochratoxin A aus dem Kaffeegetränk verhältnismäßig gering ist.
Diese Humanstudie wurde mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft (HU 730/10-2) in der AG von Herrn Prof. Humpf von Frau Franziska Sueck und Herrn Dr. Benedikt Cramer in Kooperation mit Herrn Dr. Peter Czeschinski vom Arbeitsmedizinischen und Sicherheitstechnischen Dienst des Universitätsklinikums Münster durchgeführt. Die vollständige Veröffentlichung finden sie hier.

Am Freitag den 23. 11.2018 bekamen anlässlich der Abschlussfeier der chemischen Studiengänge der WWU Münster, 17 Studierende des Fachs Lebensmittelchemie ihr Masterzeugnis vom Dekan des Fachbereichs Chemie und Pharmazie, Prof. Hans-Ulrich Humpf, überreicht. Die Vielfältigkeit der Forschungsthemen basiert auf der engen Kooperation des Institutes der Lebensmittelchemie mit weiteren Instituten des Fachbereichs, des Universitätsklinikums und des Chemische und Veterinäruntersuchungsamts Münsterland-Emscher-Lippe (CVUA MEL). Insgesamt wurden die diesjährigen Masterarbeiten in 13 verschiedenen Arbeitskreisen ( Prof. Dreisewerd, Prof.in Düfer,  Prof.in Esselen, Prof. Fürst, Prof. Hayen Prof. Hensel, Prof. Humpf, Prof. Jose, Prof. Karst, Prof.in König, Prof. Kuczius, Prof. Müthing, Prof.in Schwerdtle ) angefertigt. „Die Möglichkeit den Studierenden ein Masterarbeitsthema zum persönlichen Forschungsinteresse anbieten zu können, gelingt nur durch die vielseitige Unterstützung unserer Kolleginnen und Kollegen“, so Prof.in Esselen. Herr Jonas Specht erhielt dieses Jahr den Preis für die beste Masterarbeit im Fach Lebensmittelchemie. Darüber hinaus wurden die Arbeiten von Herrn Julian Blasius, Frau Johanna Detzner, Frau Ina Dübbel, Frau Kim Grube, Frau Lea Lewin und Frau Ilona Nordhorn ebenfalls mit Bestnote bewertet. Die Geschäftsführende Direktorin Prof.in Melanie Esselen bedankt sich, stellvertretend für das Institut, bei den Studierenden „für Ihren geleisteten Beitrag zu aktuellen Forschungsschwerpunkten“ und bei allen Betreuer „für die Unterstützung der Studierenden im Rahmen des dreimonatigen Projektmoduls und der sich anschließenden sechsmonatigen Masterarbeit“.

Zum fünften Mal wurde der mit 1000€ dotierte Studienpreis für die beste Masterarbeit im Fach Lebensmittelchemie an der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster vergeben. Der vom internationalen Beratungs- und Analytikunternehmen WESSLING mit Unternehmenszentrale in Altenberge gesponserte Preis wurde im Rahmen der Feierlichkeiten der Masterabsolventen am 23.11.2018 durch Dr. Andreas Finger als Vertreter des Unternehmens überreicht. Diesjähriger Preisträger ist Herr Jonas Specht, der eine ausgezeichnete Arbeit zur Humanrelvanz des Penicillium Toxins Ochratoxin A verfasst hat. Bei Ochratoxin A handelt es sich um eine Mykotoxin, das als natürliche Kontaminante im Spurenbereich in verschiedenen Lebensmitteln vorkommt. Neben der klaren, gut strukturierten und sprachlich perfekten Arbeit, würdigte das Preiskomitee, den erstmaligen Nachweis eines Phase II-Metaboliten von Ochratoxin A in humanen Urinproben. „Besonders hervorzuheben sei das umfassende Methodenspektrum der Arbeit, von chemischer Synthese über in vitro Modelle bis hin zu einer Humanstudie“, begründete die Jury ihre Entscheidung. Insgesamt bildet die Arbeit von Herrn Specht, die Grundlage für weiterführende Forschungsansätze zum toxischen Wirkmechanismus von Ochratoxin A.