Microbial transglutaminase (mTGase) is an acyltransferase that predominantly catalyses the formation of covalent cross-links between protein-bound glutamine and lysine residues, referred to as isopeptide bonds. This typically results in protein polymerisation. The enzymatic polymerisation of caseins, the major protein fraction in milk, has been studied for decades because of its potential to modify physical properties of fermented dairy products. It was suggested that cross-linked caseins form denser gel networks, resulting in higher gel stiffness and increased water holding capacity. However, other studies indicated that there is an optimal cross-linking degree and that prolonged incubation with mTGase results in converse effects. The aim of this research was to elucidate the mechanisms that cause these alterations of the gelation properties. Using non-micellar casein preparations at 27 g·kg-1 protein as model systems, structure-function-interrelationships were studied by molecular characterisation in combination with rheological studies of acid-induced gels. The results suggested that casein molecules self-associate in aqueous solutions and that cross-linking occurs predominantly within distinct casein particles. These cross-links contributed directly to the stiffness of acid-induced gels as indicated by an increased maximum storage modulus. However, in the presence of ions, introduced either prior to or after cross-linking, the highest value was shifted to shorter incubation times. This was attributed to an increased inflexibility of the casein particles with ongoing internal cross-linking, which made them incapable of conformational changes to compensate for the screening of attractive electrostatic interactions through other non-covalent interactions. The findings provide important information for the direct application of mTGase in milk as well as on the utilisation of cross-linked caseinates as additives in food processing. Further studies should be conducted at casein concentrations below self-association as well as above close packing of casein particles to include other cross-linking mechanisms. Moreover, potential applications in the non-food sector should be ascertained.

Die Ionenmobilitätsspektroskopie ist eine physikalische Methode, welche bei Umgebungsdruck flüchtige und semi-flüchtige Substanzen auf Basis ihrer Mobilität in einem schwachen elektrischen Feld auftrennt. Dabei wird ohne Probenvorbereitung und in Echtzeit ein für die jeweilige Probe charakteristischer Fingerprint generiert. Im wissenschaftlichen Kontext wird die Ionenmobilitätsspektroskopie im Bereich der Lebensmitteltechnologie häufig gekoppelt mit Trennsäulen zur Vorseparierung eingesetzt, was jedoch einer Analyse in Echtzeit entgegensteht. Ziel der Arbeit war es, die Anwendbarkeit der Ionenmobilitätsspektroskopie als Stand-Alone-Methode zur Prozessüberwachung und zur Sortenunterscheidung zu bewerten. Als Modelle dienten Kakaoproben mit unterschiedlichem Verarbeitungsgrad, Kakaomassen unterschiedlicher Qualität und geografischer Herkunft sowie bei unterschiedlichen Bedingungen conchierte Schokoladenmassen. Zusätzlich wurden neuseeländische Manuka- und Kanukahonige analysiert. Zur Auswertung der Fingerprints wurden multivariate Analysemethoden eingesetzt. Reinsubstanzen wurden vermessen, um charakteristische Peaks zu identifizieren und um zu analysieren, inwieweit diese zur Interpretation der Fingerprints der untersuchten Proben beitragen können. Einzelne Kakaoverarbeitungsschritte beeinflussten die Signalintensitäten in bestimmten Driftzeitbereichen der Fingerprints signifikant. Die Hauptkomponentenanalyse einzelner Fingerprints von Schokoladenmasse ergab, dass es möglich ist, die Proben hinsichtlich der Conchiertemperatur und -zeit zu unterscheiden. Kakaomassen unterschiedlicher Qualitäten konnten anhand ihrer geografischen Herkunft differenziert werden. Außerdem war eine Unterscheidung von reinem Manuka- und reinem Kanukahonig möglich. Für 2‘ Hydroxyacetophenon konnte ein charakteristischer Peak in den Fingerprints von Manukahonig identifiziert werden, der als potentielles Differenzierungsmerkmal herangezogen werden kann. Die gewonnenen Erkenntnisse zeigen, dass die Ionenmobilitätsspektroskopie als Stand-Alone-Methode in Verbindung mit geeigneten statistischen Analysemethoden sowohl zur Prozessüberwachung während der Kakaoverarbeitung und Schokoladenherstellung als auch zur Authentifizierung von Kakao unterschiedlicher Herkunft sowie von neuseeländischem Manuka- und Kanukahonig beitragen kann.:1 Motivation 2 Einleitung 2.1 Aufbau und Funktionsweise eines konventionellen Ionenmobilitätsspektrometers 2.2 Weitere Bauformen von Drifträumen 2.3 Ionisierung 2.4 Einflussfaktoren auf die Ionenmobilität 2.4.1 Ionenmasse und Struktur 2.4.2 Feuchtigkeit 2.4.3 Temperatur 2.5 Aromastoffe 2.6 Etablierte Methoden zur Analyse von Aromastoffen 2.7 Anwendungsgebiete der Ionenmobilitätsspektroskopie 2.7.1 Etablierte Anwendungen 2.7.2 Anwendung in der Lebensmittelverarbeitung 2.7.2.1 Detektion von Verderbsprozessen 2.7.2.2 Sorten- und Herkunftsnachweise 2.7.2.3 Prozessüberwachung und Qualitätskontrolle während der Lagerung 2.8 Anwendungspotential der Ionenmobilitätsspektroskopie in der Kakao- und Schokoladenverarbeitung 2.8.1 Aromaentwicklung während der Kakao- und Schokoladenverarbeitung 2.8.2 Aroma verschiedener Kakaoqualitäten 2.8.3 Analyse von Kakaoaroma 2.9 Anwendungspotential der Ionenmobilitätsspektroskopie zur Sortenunterscheidung von neuseeländischem Honig 3 Zielstellung 4 Material und Methoden 4.1 Material 4.1.1 Kakao- und Schokoladenproben 4.1.2 Honigproben 4.1.3 Reinsubstanzen 4.2 Methoden 4.2.1 Conchieren von Schokoladenmasse im Labormaßstab 4.2.2 Analyse flüchtiger Substanzen mittels HS-SPME-GC-MS 4.2.2.1 Ausgangsmethode (Methode I) 4.2.2.2 Modifizierte Methode (Methode II) 4.2.3 Analyse flüchtiger Substanzen mittels Ionenmobilitätsspektroskopie 4.2.3.1 Kakao- und Schokoladenproben 4.2.3.2 Honigproben 4.2.4 Analyse von Reinsubstanzen mittels Ionenmobilitätsspektroskopie 4.2.4.1 Reinsubstanzen in der Matrix Kakao/Schokolade 4.2.4.2 Reinsubstanzen in der Matrix Glucosesirup 4.3 Statistische Analyse 4.3.1 Varianzanalyse 4.3.2 Korrelationsanalyse 4.3.3 Multivariate Datenanalyse 5 Ergebnisse und Diskussion 5.1 Messparameter der Ionenmobilitätsspektroskopie 5.2 HS-SPME-GC-MS: Etablierung der Methode II 5.3 Potential der Ionenmobilitätsspektroskopie zur Prozessüberwachung 5.3.1 Prozessüberwachung am Beispiel der Kakaoverarbeitung 5.3.2 Prozessüberwachung am Beispiel des Conchierens 5.3.2.1 Aromaanalyse mittels Ionenmobilitätsspektroskopie 5.3.2.2 Aromaanalyse mittels HS-SPME-GC-MS 5.3.2.3 Identifizierung einzelner Aromakomponenten in IM-Fingerprints 5.4 Potential der Ionenmobilitätsspektroskopie zur Sortenunterscheidung 5.4.1 Sortenunterscheidung am Beispiel von Kakao 5.4.2 Sortenunterscheidung am Beispiel von Manuka- und Kanukahonig 5.5 IM-Spektren der Reinsubstanzen 6 Zusammenfassung und Ausblick Literaturverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Anlagenverzeichnis Liste der Publikationen Liste der Vorträge / Ion mobility spectrometry is a physical method that allows a mobility-based separation of volatile and semi-volatile compounds in a weak electric field at ambient pressure. Fingerprints characteristic for the respective sample are generated in real time without the necessity of sample preparation steps. In the scientific context, ion mobility spectrometry is often coupled with separation columns for pre-separation for the use in food technology. This, however, contradicts real-time analysis. The aim of this study was to evaluate the applicability of ion mobility spectrometry as a real-time method for process monitoring and for variety differentiation. Cocoa samples from several processing states, cocoa liquor samples with different quality and geographical origin, and differently conched chocolate masses served as model materials. In addition, manuka and kanuka honey originating from New Zealand were analysed. Multivariate methods were used to subsequently evaluate the fingerprints. Characteristic peaks of pure flavour substances were identified to demonstrate whether these can be used for the interpretation of the fingerprints of the investigated samples. Individual cocoa processing steps significantly affected the signal intensities at particular drift time regions in the fingerprints. Principal component analysis of individual fingerprints of chocolate mass revealed that it is possible to distinguish with respect to conching temperature and time. It was also possible to distinguish cocoa liquor of different geographical origin. Characteristic peaks in the fingerprints allowed to distinguish pure manuka honey from kanuka honey. A characteristic peak, identified as coming from 2' Hydroxyacetophenone, was only present in fingerprints of manuka honey and is therefore proposed as differentiating factor. The results obtained demonstrate that ion mobility spectroscopy, coupled with appropriate statistical methods, can be used as stand-alone method for process monitoring during cocoa processing and chocolate production as well as for the authentication of cocoa from different origin and New Zealand manuka and kanuka honey.:1 Motivation 2 Einleitung 2.1 Aufbau und Funktionsweise eines konventionellen Ionenmobilitätsspektrometers 2.2 Weitere Bauformen von Drifträumen 2.3 Ionisierung 2.4 Einflussfaktoren auf die Ionenmobilität 2.4.1 Ionenmasse und Struktur 2.4.2 Feuchtigkeit 2.4.3 Temperatur 2.5 Aromastoffe 2.6 Etablierte Methoden zur Analyse von Aromastoffen 2.7 Anwendungsgebiete der Ionenmobilitätsspektroskopie 2.7.1 Etablierte Anwendungen 2.7.2 Anwendung in der Lebensmittelverarbeitung 2.7.2.1 Detektion von Verderbsprozessen 2.7.2.2 Sorten- und Herkunftsnachweise 2.7.2.3 Prozessüberwachung und Qualitätskontrolle während der Lagerung 2.8 Anwendungspotential der Ionenmobilitätsspektroskopie in der Kakao- und Schokoladenverarbeitung 2.8.1 Aromaentwicklung während der Kakao- und Schokoladenverarbeitung 2.8.2 Aroma verschiedener Kakaoqualitäten 2.8.3 Analyse von Kakaoaroma 2.9 Anwendungspotential der Ionenmobilitätsspektroskopie zur Sortenunterscheidung von neuseeländischem Honig 3 Zielstellung 4 Material und Methoden 4.1 Material 4.1.1 Kakao- und Schokoladenproben 4.1.2 Honigproben 4.1.3 Reinsubstanzen 4.2 Methoden 4.2.1 Conchieren von Schokoladenmasse im Labormaßstab 4.2.2 Analyse flüchtiger Substanzen mittels HS-SPME-GC-MS 4.2.2.1 Ausgangsmethode (Methode I) 4.2.2.2 Modifizierte Methode (Methode II) 4.2.3 Analyse flüchtiger Substanzen mittels Ionenmobilitätsspektroskopie 4.2.3.1 Kakao- und Schokoladenproben 4.2.3.2 Honigproben 4.2.4 Analyse von Reinsubstanzen mittels Ionenmobilitätsspektroskopie 4.2.4.1 Reinsubstanzen in der Matrix Kakao/Schokolade 4.2.4.2 Reinsubstanzen in der Matrix Glucosesirup 4.3 Statistische Analyse 4.3.1 Varianzanalyse 4.3.2 Korrelationsanalyse 4.3.3 Multivariate Datenanalyse 5 Ergebnisse und Diskussion 5.1 Messparameter der Ionenmobilitätsspektroskopie 5.2 HS-SPME-GC-MS: Etablierung der Methode II 5.3 Potential der Ionenmobilitätsspektroskopie zur Prozessüberwachung 5.3.1 Prozessüberwachung am Beispiel der Kakaoverarbeitung 5.3.2 Prozessüberwachung am Beispiel des Conchierens 5.3.2.1 Aromaanalyse mittels Ionenmobilitätsspektroskopie 5.3.2.2 Aromaanalyse mittels HS-SPME-GC-MS 5.3.2.3 Identifizierung einzelner Aromakomponenten in IM-Fingerprints 5.4 Potential der Ionenmobilitätsspektroskopie zur Sortenunterscheidung 5.4.1 Sortenunterscheidung am Beispiel von Kakao 5.4.2 Sortenunterscheidung am Beispiel von Manuka- und Kanukahonig 5.5 IM-Spektren der Reinsubstanzen 6 Zusammenfassung und Ausblick Literaturverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Anlagenverzeichnis Liste der Publikationen Liste der Vorträge

Das Projekt hat zum Inhalt, Hefen aus Futtermitteln sicher mittels Fourier-Transform-Infrarot (FT-IR)-Spektroskopie identifizieren zu können. Die am Zentralinstitut für Ernährungs- und Lebensmittelforschung der TU München bestehende Datenbank zur Identifizierung von Hefen mittels FT-IR-Spektroskopie konnte durch eine Datenerweiterung für die Futtermittelmikrobiologie nutzbar gemacht werden. So wurde die sichere Differenzierung der naheverwandten Arten der Gattungen Issatchenkia und Pichia möglich, die einen wesentlichen Anteil an der Gesamthefeflora von Futtermitteln pflanzlichen Ursprungs ausmachen. Desgleichen gelang die sichere spektrometrische Trennung der handelsüblichen probiotischen Saccharomyces cerevisiae-Stämme von ubiquitären Stämmen sowie eine Differenzierung der probiotischen Zusatzstoffe untereinander. Durch die Nutzung der FT-IR-Spektroskopie kann die mikrobiologische Qualität von Futtermitteln durch genaue Identifizierung der Hefespezies besser charakterisiert sowie ein Gesundheitsrisiko für die Tiere schnell und effizient beurteilt werden.

Die geometrischen Abmessungen von Lebensmitteln werden auf eine für den Verzehr geeignete Größe reduziert. Für diesen Vorgang wird oft das Zerschneiden der Lebensmittel zur Anwendung gebracht. Neben der manuellen Ausführung des Schneidens durch den Endkonsumenten oder den Betrieb des Lebensmittelhandwerks wird in der industriellen Konsumgüterproduktion das Schneiden mit hohen Geschwindigkeiten und relativ hoher Ausbringung von Maschinen umgesetzt. Mit den hohen Verarbeitungsgeschwindigkeiten gehen Herausforderungen einher, die vor allem auf das visko-elastische Verhalten der Lebensmittel und das geschwindigkeitsabhängige Verhalten der Wirkpaarung aus Messer und Schneidgut zurückzuführen sind. Auftretende Probleme sind Oberflächenschäden an der Schnittfläche in Form von Ausbrüchen, Deformationen und im Extremfall Denaturierungen. Für die Deformation und die Denaturierung ist das Reibungsverhalten der Wirkpaarung entscheidend, weshalb in dieser Arbeit eine Methode zur besseren Charakterisierung des Reibungsverhaltens beim Schneiden entwickelt und in Experimenten zur Anwendung gebracht wird. Als Basis wird ein Modell zur Abbildung der relevanten Größen entworfen, welches auf Modellen aus dem Schneiden von Lebensmitteln und Metallen aufbaut. Zur Anwendung des Modells wird ein Ablauf zur Auswertung von Schneidkraftverläufen entwickelt. Zur Prüfung der Methode werden Schneidversuche mit verschiedenen Geschwindigkeiten, Messerbeschichtungen und Schneidgütern durchgeführt. Aus Permutationen dieser Versuchsparameter gehen verschiedene Wirkpaarungen hervor, für deren Schneidkraftverläufe die entwickelte Methode zur Anwendung gebracht wird. Im Ergebnis stehen Kennwerte jedes durchgeführten Schnitts, welche das Schneidverhalten charakterisieren, zur Verfügung. In genormten Experimenten werden mechanische Kennwerte der Schneidgüter und Reibungskennwerte der Messeroberflächen bestimmt und mit den Kennwerten der Methode statistisch abgeglichen. Abschließend wird die entwickelte Methode in Bezug zu den genormten Kenngrößen diskutiert und die Bedeutung für die Verarbeitungstechnik eingeordnet. / The geometric dimensions of foods need to be reduced to a size suitable for consumption. Cutting of food is often brought to application for this purpose. In addition to the manual execution of cutting by the consumer, cutting is implemented in industrial consumer goods production at high speeds and relatively high output rates of the machines. The high processing speeds are accompanied by challenges, which are mainly due to the visco-elastic behavior of the food and the speed-dependent behavior of the active pairing consisting of knife and material to be cut. Emerging problems are surface damage on the cut surface in the form of chipping, distortion and denaturation. The frictional behavior of the active pairing is decisive for the deformation and denaturation. Therefore a method for better characterization of the frictional behavior during cutting is developed in this work and applied in experiments. A model representing the relevant variables builds the basis, which is derived from models for cutting of foodstuffs and metals. A procedure for evaluating cutting force curves is developed in order to apply the model. Cutting tests with different speeds, knife coatings and cutting materials are carried out to test the newly developed method. The permutations of these test parameters give rise to various active pairings. For cutting force curves of these generated pairings the developed method is applied. In the results characteristic values of each performed cut are presented. They characterize the cutting behavior of the active pairing. Mechanical parameters of the cutting materials and friction parameters of the knife surfaces are determined in accompanying standardized experiments and statistically compared with the parameters of the method. Finally, the developed method and the significance for processing technology are discussed in relation to the standardized parameters.

Mikroalgen bieten eine hohe Variation unterschiedlichster Wertstoffe. Hochwertige Lipide, wie Omega-3- Fettsäuren, oder Antioxidantien, wie Astaxanthin und Phycocyanin, werden schon heute in großen Mengen aus Mikroalgen gewonnen. Um diese und weitere Stoffe auf dem europäischen Markt anbieten zu können, sind unterschiedliche Normen und Regelungen zu beachten. Die Einhaltung von Normen und Regelungen wird mit Zertifizierungen bestätigt. Dieser Praxisleitfaden bietet einen ersten Einstieg für alle, die in das Feld der zertifizierten Mikroalgenproduktion eintreten wollen. Er gibt einen Überblick über geltende Regelungen verschiedener Ziel-Märkte und damit verbundene Maßnahmen der Qualitätssicherung. Weiterhin werden detaillierte Checklisten sowie Muster für Standardarbeitsanweisungen und Prozessbeschreibungen (via Prozess-Turtle) zur Verfügung gestellt.:Kurzinformationen Einführung Unternehmensorganisation und Qualitätsmanagement Absatzmärkte, Normen und Verordnungen für Herstellung und Vertrieb von Mikroalgen Ausgewählte Vorschriften für zertifizierte Mikroalgenproduktion Handlungsempfehlung für die Erfüllung von GMP-Anforderungen Typische Standardarbeitsanweisungen Planung von Audits Zusammenfassung

Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung des Schneidprozesses im Verar-beitungs- und Verpackungsmaschinenbau, genauer das Schneiden von adhäsiven Käse. Die Versuchsergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen: Die untersuchten Ein-flussgrößen Keilwinkel, Geschwindigkeit und Schnittkraftverminderungswinkel liefern bei einer gegebenen Messeroberfläche eine gute Regression bezüglich der maximalen Kraft. Außerdem zeigen die Ergebnisse, dass die maximale Kraft ein guter Referenzwert für die Erstellung einer Kraftkurve ist. Die Gestalt einer Kraftkurve ist innerhalb einer Toleranz von 10% nur vom Schnittkraftverminderungswinkel abhängig. Im Vergleich der Regressionen von drei verschiedenen Messeroberflächen treten erhebli-che Unterschiede zwischen den Regressionsformeln auf. Diese Unterschiede können aber auf mikroskopische Einflüsse auf die Reibung zwischen Messer und Käse zurückgeführt werden. Für die weitere Forschung ist es daher sinnvoll, die Reibung an der Messerober-fläche genauer zu untersuchen, um ein von den Messeroberflächen unabhängiges Re-gressionsmodell zu generieren.:Abstract (englisch) Abstract (deutsch) Inhaltsverzeichnis Verzeichnis der verwendeten Formelzeichen Abkürzungsverzeichnis 1 Einleitung 2 Stand der Technik 2.1 Zerspannen und Schneiden 2.2 Schneiden in der verarbeitenden Industrie 2.3 Kräfte beim Schneiden und neuere Entwicklung 3 Präzisierte Aufgabenstellung 4 Zielsetzung und Lösungsweg 5 Versuchsmittel 5.1 Sensoren und Messgeräte 5.1.1 Zwick für die Kraft in Bewegungsrichtung 5.1.2 Kistlersystem für die Querkraft 5.2 Messer 5.3 Käse 6 Versuchsplanung 6.1 Eingrenzung der Untersuchung 6.2 Theorie zur Versuchsplanung 6.3 Realisierung der Versuchsplanung 7 Messen 7.1 Messverfahren 7.2 Messungenauigkeiten 7.3 Messauswertung 8 Versuchsergebnisse 8.1 Allgemeine Bemerkungen 8.2 Unabhängige Betrachtung der Einflüsse 8.2.1 Keilwinkel 8.2.2 Messeroberfläche 8.2.3 SKVW 8.2.4 Schnittgeschwindigkeit 8.2.5 Sonstige detektiere Effekte 8.3 Betrachtung unter Berücksichtigung der Wechselwirkungen 8.3.1 Allgemeine Betrachtung 8.3.2 Adcoat 8.3.3 N7010 8.3.4 XLC 8.4 Interpretation 9 Zusammenfassung und Ausblick 10 Literaturverzeichnis 11 Abbildungsverzeichnis 12 Tabellenverzeichnis 13 Eidesstattliche Erklärung 14 Anlagen / The following paper examines the cutting process in the sector of packaging and pro-cessing engineering, precisely the cutting of adhesive cheese. The results of the experiments can be summed up as follows: The analysed actuating var-iables lip angle, speed and angle reducing the cutting force deliver in case of a given knife surface good regression concerning the maximum force. Moreover, the results show that the maximum force is a good reference value for creating a force curve. The design of a force curve depends within a tolerance of 10% only on the angle reducing the cutting force. Comparing the regressions of the three different knife surfaces shows important differ-ences between the regression formulas. These differences can be traced back to micro-scopic influences on the friction between knife and cheese. Therefore, further studies should examine the friction on the knife surface in more details, in order to generate a re-gression model which is independent from the knife surfaces.:Abstract (englisch) Abstract (deutsch) Inhaltsverzeichnis Verzeichnis der verwendeten Formelzeichen Abkürzungsverzeichnis 1 Einleitung 2 Stand der Technik 2.1 Zerspannen und Schneiden 2.2 Schneiden in der verarbeitenden Industrie 2.3 Kräfte beim Schneiden und neuere Entwicklung 3 Präzisierte Aufgabenstellung 4 Zielsetzung und Lösungsweg 5 Versuchsmittel 5.1 Sensoren und Messgeräte 5.1.1 Zwick für die Kraft in Bewegungsrichtung 5.1.2 Kistlersystem für die Querkraft 5.2 Messer 5.3 Käse 6 Versuchsplanung 6.1 Eingrenzung der Untersuchung 6.2 Theorie zur Versuchsplanung 6.3 Realisierung der Versuchsplanung 7 Messen 7.1 Messverfahren 7.2 Messungenauigkeiten 7.3 Messauswertung 8 Versuchsergebnisse 8.1 Allgemeine Bemerkungen 8.2 Unabhängige Betrachtung der Einflüsse 8.2.1 Keilwinkel 8.2.2 Messeroberfläche 8.2.3 SKVW 8.2.4 Schnittgeschwindigkeit 8.2.5 Sonstige detektiere Effekte 8.3 Betrachtung unter Berücksichtigung der Wechselwirkungen 8.3.1 Allgemeine Betrachtung 8.3.2 Adcoat 8.3.3 N7010 8.3.4 XLC 8.4 Interpretation 9 Zusammenfassung und Ausblick 10 Literaturverzeichnis 11 Abbildungsverzeichnis 12 Tabellenverzeichnis 13 Eidesstattliche Erklärung 14 Anlagen