Mit Viruspartikeln die Qualität von Bier und Wein verbessern? Das hört sich im ersten Moment widersprüchlich an, ist aber Teil des ViroChip-Projekts am Institut für Nano- und Biotechnologien (INB), welches seit Januar 2021 durch die DFG gefördert wird. Hier werden Tabakmosaikviren (TMV) als Nanocarrier für die Anbindung von Enzymen auf Biosensoren eingesetzt.
Unter anderem wurde so ein Sensor zur Detektion von Diacetyl und Acetoin in Bier und Wein entwickelt. Diacetyl und Acetoin stellen Aromastoffe dar, die nur in geringen Mengen in den alkoholischen Getränken erwünscht sind. Ihre Konzentration muss deshalb während des Fermentationsprozesses kontrolliert werden. Dies geschieht bisher mittels aufwändiger Laborverfahren, die üblicherweise in externen Laboren durchgeführt werden. Um eine einfache und schnelle Vor-Ort-Analyse zu ermöglichen, wurde am INB im Rahmen der Doktorarbeit von Frau Welden ein Chip-basierter Sensor für die Detektion von Acetoin und Diacetyl entwickelt. Dabei wird das Enzym Acetoinreduktase, welches Acetoin und Diacetyl katalytisch umsetzt, mit Hilfe von TMV-Partikeln auf der Oberfläche eines pH-sensitiven Sensorchips fixiert. Die Spaltung der beiden Aromastoffe führt zu einer Veränderung des pH-Werts auf der Chipoberfläche, welche detektiert wird.
Ihre Ergebnisse zu diesem Thema stellte Melanie Welden auf der 13. Ausgabe des „International Workshop on Engineering of Functional Interfaces“ (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 internationalem Fachpublikum vor. Dafür gewann sie in der Kategorie „Sensors and Actuators“ den „Best Presentation Award“. Co-Authoren des Beitrags sind Robin Severins, Prof. Dr. Arshak Poghossian, Prof. Dr. Petra Siegert, Prof. Dr. Johannes Bongaerts, Prof. Dr. Michael J. Schöning (FH Aachen), Prof. Dr. Christina Wege (Universität Stuttgart) und Prof. Dr. Michael Keusgen (Universität Marburg).
Die Konferenz bietet insbesondere jungen Wissenschaftler:innen den Raum für einen engen wissenschaftlichen Austausch mit anderen internationalen Arbeitsgruppen. Dies wurde gerade nach der langen Zeit, in der aufgrund der Corona-Pandemie nur Online-Konferenzen stattfanden, von den rund 100 Teilnehmer:innen besonders hoch geschätzt.