Der Reifungsprozess von Bier oder Wein hängt u.a. entscheidend von der Lagerdauer ab. Gerade beim Bier ist es deshalb wichtig, den optimalen Gärungszeitpunkt einzustellen. Hierfür können Acetoin und Diacetyl – Geschmacksträger dieses Getränks –als Indikatoren messtechnisch erfasst werden. Um den richtigen Acetoingehalt in alkoholischen Getränken zu erkennen, benötigt man bisher eine aufwendigere Analytik. Dieses Verfahren versucht das Projetteam am Institut für Nano- und Biotechnologien (INB) der FH Aachen, zu ersetzen, um quantitativ die Konzentration zu bestimmen.
Anhand eines entwickelten Chip-basierten Sensors zur Messung von Acetoin in alkoholischen Getränken gelingt Melanie Jablonski, Doktorandin bei Prof. Dr. Michael J. Schöning am INB der FH Aachen, dies auch. Für die Präsentation ihrer Ergebnisse wurde sie jetzt beim 12. „International Workshop on Engineering of Functional Interfaces“ (EnFI) an der Katholieke Universiteit Leuven (Belgien) ausgezeichnet.
Auf der Konferenz für junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler hielt die Doktorandin einen kurzen Vortrag mit anschließender Posterpräsentation und Diskussion mit dem Fachpublikum. Ihren Beitrag „Two strategies for detecting acetoin during fermentation processes of alcoholic beverages“ wurde aus rund 80 Konferenzbeiträgen ausgezeichnet. Weitere Co-Autoren des Beitrags sind neun Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der FH Aachen und ein Wissenschaftler der Philipps-Universität Marburg. Die jährliche Tagung wurde unter anderem von ihrem Doktorvater Prof. Schöning initiiert und fand das erste Mal 2008 in Jülich statt.
Zur Messung des Acetoingehalts – der zu einem gewissen Grad gewünscht ist – wird der Sensor in das zu messende Bier oder den Wein eingetaucht. Anhand zwei verschiedener Messmethoden (potentiometrisch, amperometrisch) kann eine enzymatische Reaktion genutzt werden. Hauptakteur ist das Enzym Acetoin-Reduktase, welches am INB entwickelt wurde. Durch die räumliche Fixierung des Enzyms auf der jeweiligen Sensoroberfläche – der Immobilisierung – kann durch die enzymatische Umsetzung des Acetoins dessen Konzentration in der Messlösung bestimmt werden. Bei der potentiometrischen Messmethode wird eine Potentialänderung an der Sensoroberfläche durch eine pH-Wertänderung gemessen. Im Falle der amperometrischen Detektionsmethode wird ein Strom erfasst, der sich bei unterschiedlichen Acetoin-Konzentrationen ändert. Die Themenstellung ist Teil des Projekts „Überwachung biotechnologischer Prozesse mittels Diacetyl-/Acetoin-Biosensor und Evaluierung von Acetoin-Reduktasen zur Verwendung in Biotransformationen“, welches seit 2015 bis 2020 vom Ministerium für Innovation, Forschung und Technologie des Landes Nordrhein-Westfalen gefördert wird.
Melanie Jablonski kommt ursprünglich aus Köln und studierte von 2011 bis 2017 Biomedizinische Technik (Bachelor) und Biomedical Engineering (Master) an der FH Aachen. In Kooperation mit der Philipps-Universität Marburg promoviert sie über die Anbindung von Enzymen auf Sensoroberflächen mit Hilfe von Tabakmosaikviren. Mit Hilfe dieser Viren könnten immobilisierte Enzyme auf den Oberflächen aktiver bleiben.