"Der wissenschaftliche Disput ist entscheidend für erfolgreiche Forschung", sagt Prof. Dr. Michael J. Schöning, Leiter des Instituts für Nano- und Biotechnologien der FH Aachen (INB). Er gehörte vor rund 15 Jahren zu einer Gruppe, die eine internationale Fachtagung ins Leben rief – 2008 feierte die Konferenz "Engineering of Functional Interfaces" (oder kurz EnFI) am Campus Jülich der FH Aachen Premiere. Von Beginn an standen zwei Aspekte im Vordergrund: Neben dem wissenschaftlichen Austausch ging es immer auch darum, dem forschenden Nachwuchs eine Bühne zu geben, die eigene Arbeit zu präsentieren.
Melanie Welden promoviert derzeit am INB, im Rahmen des durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft geförderten ViroChip-Projekts untersucht sie den Einsatz von Tabakmosaikviren (TMV) als Nanocarrier für die Anbindung von Enzymen auf Biosensoren. Ihre Ergebnisse stellte sie jetzt auf der 13. Ausgabe der EnFI in Maastricht in Form eines Kurzvortrages und eines Posters mit dem Titel "Quality control in beer and wine: Detection of acetoin and diacetyl by means of a TMV-assisted capacitive field-effect biosensor" vor einem internationalen Fachpublikum vor. Dafür gewann sie in der Kategorie "Sensors and Actuators" den "Best Presentation Award". Co-Autor:innen des Beitrags sind neben Prof. Schöning auch Robin Severins, Prof. Dr. Arshak Poghossian, Prof. Dr. Petra Siegert, Prof. Dr. Johannes Bongaerts (alle FH Aachen), Prof. Dr. Christina Wege (Universität Stuttgart) und Prof. Dr. Michael Keusgen (Universität Marburg).
Wissenschaftlicher Austausch ist wichtig
"Endlich wieder EnFI!", sagt Melanie Welden. Wegen der Coronapandemie war die Tagung 2020 und 2021 ausgefallen. Im Rahmen der Postersessions nutzten rund 95 junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Gelegenheit, ihre Forschungsergebnisse den Zuhörerinnen und Zuhörern zu präsentieren. "Wir hatten jeweils nur drei Minuten Zeit", erzählt die INB-Forscherin, "es ging darum, Interesse beim Publikum zu wecken und kurz das Wichtigste vorzustellen." Im Anschluss habe es noch einen Rundgang gegeben. "Bei der Diskussion am Poster sind viele interessante Anregungen und Fragen aufgekommen", berichtet sie. Prof. Schöning bekräftigt: "Dieser wissenschaftliche Austausch ist wichtig. Er eröffnet neue Blickwinkel."
In ihrer Forschungsarbeit beschäftigt sich Melanie Welden mit der Qualitätskontrolle bei der Produktion von Wein und Bier. Bei diesen Gärungsprozessen bilden sich die Aromastoffe Diacetyl und Acetoin unverzichtbar. Sie dürfen allerdings im Endprodukt nur in geringen Mengen vorkommen, da sie Auswirkungen auf den Geschmack haben. Diacetyl wird im Verlauf der Fermentation in Acetoin umgewandelt. Wenn es gelingt, die Konzentration beider Stoffe parallel zu messen, kann der Prozess besser analysiert und überwacht und somit eine gute Qualität des Produkts sichergestellt werden.
Umfassendes Paket zur Prozessüberwachung
Der von Melanie Welden entwickelte Sensor zur Detektion von Diacetyl und Acetoin in Bier und Wein ermöglicht eine einfache und schnelle Vor-Ort-Analyse. Zu diesem Zweck wird das Enzym Acetoinreduktase, das Acetoin und Diacetyl katalytisch umsetzt, mit Hilfe von Tabakmosaikviren auf der Oberfläche eines pH-sensitiven Sensorchips fixiert. Die Spaltung der beiden Aromastoffe führt zu einer Veränderung des pH-Werts auf der Chipoberfläche, die detektiert wird. Prof. Schöning betont: "Jetzt haben wir ein umfassendes Paket, mit dem wir den Prozess effizient überwachen können." In einer nächsten Stufe sei auch die Entwicklung eines „biologischen Fingerabdrucks“ denkbar, also eine umfassende Mustererkennung.