Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Bei der Weinbereitung ist eine \u00dcberwachung und Steuerung des G\u00e4rverlaufs durch eine schnelle und zuverl\u00e4ssige Vor-Ort-Analytik w\u00fcnschenswert. Rechtzeitiges Abstoppen der G\u00e4rung w\u00fcrde eine gezielte und effiziente Einstellung der Rests\u00fc\u00dfe, die einen wichtigen Qualit\u00e4tsparameter der Weine darstellt, erm\u00f6glichen und somit die kontrollierte Produktion der gew\u00fcnschten Weinqualit\u00e4t. Ziel des Forschungsvorhabens war daher die Entwicklung eines einfach und zuverl\u00e4ssig zur Vor-Ort-Qualit\u00e4ts\u00fcberwachung von G\u00e4rprozessen einsetzbaren Analysesystems, das die bisher bei Erwerbswinzern (ca. 60.000 in Deutschland) eingesetzten nasschemischen Analyseverfahren, die allesamt auf schwermetallhaltigen Reagenzien beruhen, ersetzen soll.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Analyseger\u00e4t besteht aus einem einfach zu handhabenden Handmessger\u00e4t mit Anzeigefunktion und einfach einzusetzenden Multianalytsensorkarten. Die Sensorkarten umfassen mehrere immobilisierte Enzymelektroden, die eine gleichzeitige Bestimmung von Glukose, Fruktose, Saccharose und Gesamtzuckergehalt erlauben. Der Schwerpunkt bei der Entwicklung der kosteng\u00fcnstig in Siebdrucktechnik herstellbaren Sensoren liegt neben der Enzymimmobilisierung auf der Ausarbeitung einer einfach durchzuf\u00fchrenden Analysevorschrift, die auch au\u00dferhalb eines Laboratoriums von nur wenig geschultem Personal zur quantitativen Bestimmung der prozessrelevanten Parameter durchgef\u00fchrt werden kann.
\nDie Hauptarbeit im Projekt war in drei Arbeitspakete aufgeteilt:
\n1.\tDie WWU hat die Entwicklung der Multianalytsensoren zur simultanen Messung von Glukose, Fruktose und Saccharose \u00fcbernommen.
\n2.\tGemeinsam mit der K\u00fcbler GmbH erfolgte die Entwicklung einfach zu bedienender Mehrkanalhandpotentiostaten.
\n3.\tDie Sensoren und Ger\u00e4te wurden zur Bestimmung der Zucker in Realproben (S\u00e4ften, Weinen) und zur \u00dcberwachung eines G\u00e4rprozesses eingesetzt.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die neu entwickelte Handger\u00e4tversion (Abb. unten links) stellt ein sehr kompaktes und vielseitig einsetzbares Messger\u00e4t dar, das wie ein in der ersten Projektphase entwickeltes Labormuster nach dem Prinzip der spannungsgesteuerten Stromsenken arbeitet. Es wird in diesem Projekt f\u00fcr amperometrische Messungen mit Multi-Enzymsensoren mit 4 Arbeitselektroden (Abb. unten rechts) verwendet. An jeder Arbeitselektrode erfolgt eine individuelle, bipolare Potenzialeinstellung (f\u00fcr jeweiliges Enzymsystem optimiert) gegen die integrierte Referenzelektrode.
\nSensorentwicklungDie amperometrischen Transducer f\u00fcr die Enzymsensoren wurden in Siebdrucktechnik hergestellt. Die Immobilisierung der Enzyme erfolgte in einer Polyurethanmembran (Glukose-, Saccharosesensoren) bzw. durch Quervernetzung mit Glutaraldehyd (Fruktosesensoren). Im Sinne einer Machbarkeitsstudie wurden zus\u00e4tzlich Ethanoleinzelsensoren entwickelt. Die Multianalytsensoren zur gleichzeitigen Bestimmung der 3 Zucker wurden umfangreichend charakterisiert (s. Tabelle). Membranen zum Aus-schluss evtl. vorhandener St\u00f6rstoffe wurden getestet. Die Sensoren wurden erfolgreich zur Bestimmung der Zuckerkonzentrationen in verschiedenen Fruchtsaft-, Wein- und G\u00e4rproben eingesetzt.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
1.\tDie im Rahmen des Projekts erzielten Ergebnisse wurden sowohl in wissenschaftlichen Fachzeitschriften, als auch solchen, die sich an ein breiteres Publikum wenden, ver\u00f6ffentlicht:
\n1)\tMeier, S., Cammann, K., Chemnitius, G.-C. (1999): Enzymsensoren zur Vor-Ort-Bestimmung von Zuckern in Mosten und Weinen. GIT Labor-Fachzeitschrift 43: 922-925;
\n2)\tChemnitius, G., Erlenk\u00f6tter, A., Frebel, H., Loechel, C., Meier, S., Olschewski, H., R\u00f6der, Y., Schneider, J., Cammann, K. (1999): Disposabel enzyme sensors for food analysis and clinical chemistry. Quimica Analytica 18 (Suppl.): 147-146.
\n3)\tPatel, N. G., Meier, S., Cammann, K., Chemnitius, G.-C. (2001): Screen-printed biosensors using different alcohol oxidases. Sens. Actuators B 75: 101-110;
\n4)\tMeier, S., Chemnitius, G.-C., Shulga, O., Cammann, K., B\u00f6rchers, T. (2001): Multianalytsensoren zur Vor-Ort-Qualit\u00e4ts\u00fcberwachung von G\u00e4rprozessen. In: Erb, R. & Heiden, S. (Hrsg.) (2001): Sensorik, Sonderausgabe BIOSpektrum: 31-35;
\n5)\tMeier, S., Chemnitius, G.-C., Shulga, O., Cammann, K., B\u00f6rchers, T. (2002): Multi-Enzym Bio-sensor zur Bestimmung von Zuckern f\u00fcr die \u00dcberwachung von G\u00e4rprozessen. In: Baselt, J. P. & Gerlach, G. (Hrsg.): Dresdner Beitr\u00e4ge zur Sensorik, 16: 21-24.
\n2.\tPoster wurden auf der Dechema-Jahrestagung der Biotechnologen (27.-29.4.1999 in Wiesbaden); der Biosensors (24.-26.5.2000 in San Diego, USA), der In Vino Analytica Scientia (14.-16.6.2001 in Bordeaux, Frankreich) und dem 5. Dresdner Sensor Symposium (12.-14.12.2001 in Dresden) pr\u00e4-sentiert.
\n3.\tDas komplette Sensor-System wurde als Exponat auf folgenden Messen vorgestellt:
\n–\tIntervitis, Stuttgart, 16.-20.5.2001;
\n–\tBioTechnica, (Gemeinschaftsstand der DBU), Hannover, 9.-11. 10. 2001;
\n–\tSITEVI, Montpellier, Frankreich, 13.11-15.11. 2001.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Der Projektlaufplan wurde weitestgehend, wie im Antrag angegeben, eingehalten und die Projektziele wurden erreicht. Es steht jetzt ein Analysensystem, bestehend aus einem Handmessger\u00e4t und Multiana-lytsensorkarten zur gleichzeitigen Bestimmung der Zucker Glukose, Fruktose und Saccharose, zur Verf\u00fcgung, das zur \u00dcberwachung von G\u00e4rprozessen geeignet ist. Die weitere Entwicklung zur Marktreife zusammen mit dem Kooperationspartner ist geplant.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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