Lebensmittel-Biotechnologie und Ernährung

1 Ernährungswissenschaftliche Grundlagen.- 1.1 Physiologische Grundlagen der Ernährung.- 1.1.1 Verdauung und Absorption der Nährstoffe.- 1.1.2 Bedeutung der Darmflora.- 1.1.3 Energie.- 1.1.4 Proteine.- 1.1.5 Fette, Cholesterol.- 1.1.6 Kohlenhydrate.- 1.1.7 Ballaststoffe.- 1.1.8 Vitamine.- 1.1.9 Mineralstoffe.- 1.1.10 Alkohol.- 1.1.11 Antinutritive Verbindungen.- 1.2 Ernährungsabhängige Erkrankungen.- 1.2.1 Adipositas.- 1.2.2 Diabetes mellitus.- 1.2.3 Herz-Kreislauf-Erkrankungen.- 1.2.3.1 Arteriosklerose.- 1.2.3.2 Hypertonie.- 1.2.3.3 Hyperlipidämien.- 1.2.4 Caries.- 1.2.5 Spezielle Darmerkrankungen.- 1.2.5.1 Coeliakie.- 1.2.5.2 Lactoseintoleranz.- 1.2.6 Unterernährung.- 1.2.7 Krebs und Ernährung.- 1.3 Internationale Ernährungssituation; Schlußfolgerungen.- 1.3.1 Industrieländer.- 1.3.2 Bundesrepublik Deutschland.- 1.3.3 Entwicklungsländer.- 1.3.4 Zusammenfassende Einschätzung.- 1.3.5 Maßnahmen unter Einsatz biotechnologischer Verfahren.- 2 Ausgewählte Methoden und Verfahren der Biotechnologie.- 2.1 Kultivation von Mikroorganismen.- 2.1.1 Wachstum, Vermehrung und Produktbildung.- 2.1.2 Kultivationsarten.- 2.1.3 Fermentationsprozeß.- 2.2 Isolierung und Aufarbeitung mikrobieller Produkte (downstream processing).- 2.3 Kultivation von pflanzlichen Zellen und Geweben.- 2.3.1 Kultivation im Labormaßstab.- 2.3.2 Kultivation im technischen Maßstab.- 2.4 Genetische und gentechnische Methoden.- 2.4.1 Leistungsverbesserung von Mikroorganismen.- 2.4.1.1 Mutagene Veränderungen der Erbsubstanz und Screening.- 2.4.1.2 Rekombination genetischen Materials durch parasexuelle Prozesse.- 2.4.1.3 Rekombinante DNA-Technologie (Gentechnik).- 2.4.2 Pflanzenzüchtung.- 2.4.3 Tierzüchtung.- 2.4.3.1 Zellbiologische Methoden.- 2.4.3.2 Gentechnische Methoden.- 2.4.4 Risiken der Gentechnik; Sicherheits- und Kontrollmaßnahmen.- 3 Nutzung biotechnologischer Wirkprinzipien bei der Lebensmittelproduktion.- 3.1 Biokonservierung von Lebensmitteln.- 3.1.1 Mikrobielle Verfahren.- 3.1.2 Enzymatische Verfahren.- 3.2 Fermentierte Lebensmittel.- 3.2.1 Bedeutung der Fermentation für die Qualität der Endprodukte.- 3.2.2 Starterkulturen.- 3.2.3 Obst- und Gemüseerzeugnisse.- 3.2.3.1 Lactofermentierte Gemüse.- 3.2.3.2 Lactofermentierte Gemüsesäfte („Biosäfte“).- 3.2.4 Sauermilchprodukte.- 3.2.5 Außereuropäische fermentierte Lebensmittel.- 3.2.6 Keimung und Lactofermentation von Getreide.- 3.2.7 Alkoholfreies/-armes Bier.- 3.3 Proteine und Proteinhydrolysate.- 3.3.1 Mikrobielle Proteine.- 3.3.1.1 Speisepilze.- 3.3.1.2 Hefen und Bakterien.- 3.3.1.3 Schimmelpilze.- 3.3.1.4 Phototrophe Mikroorganismen (Cyanobakterien, Mikroalgen).- 3.3.2 Proteinhydrolysate.- 3.3.2.1 Proteinspaltende Enzyme.- 3.3.2.2 Modifizierung von mikrobiellem Protein.- 3.3.2.3 Modifiziertes Weizenmehl.- 3.3.2.4 Dicklegung von Milch.- 3.3.2.5 Peptiddiäten.- 3.3.3 Aminosäuren.- 3.4 Fette und Fettsäuren.- 3.4.1 Lipasen, Esterasen.- 3.4.2 Enzyme in wasserarmen Systemen.- 3.4.3 Gewinnung von speziellen Fettsäuren und Fetten unter Lipaseeinsatz.- 3.4.3.1 Enzymatische Fettspaltung.- 3.4.3.2 Maßgeschneiderte Fette.- 3.4.4 Fermentationstechnische Gewinnung von speziellen Fettsäuren.- 3.5 Kohlenhydrate, Modifikate, süßende Verbindungen.- 3.5.1 Kohlenhydrat-modifizierende Enzyme.- 3.5.2 Niedrigverzuckerte Stärkehydrolysate.- 3.5.3 Süßende Verbindungen („sweeteners“).- 3.5.3.1 Zucker(stoffe).- 3.5.3.2 Zuckeraustauschstoffe.- 3.5.3.3 Süßstoffe.- 3.6 Ballaststoffe.- 3.6.1 Enzymatische Verflüssigung von Obst und Gemüse.- 3.6.1.1 Pektinolytische Enzyme.- 3.6.1.2 Sonstige Enzyme.- 3.6.1.3 Verflüssigte Obst- und Gemüseerzeugnisse.- 3.6.2 Pflanzliche Zell- und Gewebekulturen.- 3.6.3 Mikrobielle Polysaccharide.- 3.6.3.1 Fermentationstechnische Gewinnung.- 3.6.3.2 Xanthan.- 3.6.3.3 Sonstige mikrobielle Polysaccharide.- 3.7 Enzyme.- 3.7.1 Abbau antinutritiver Verbindungen.- 3.7.2 Verdauungsfördernde Enzyme.- 3.8 Aroma- und Geschmacksstoffe.- 3.8.1 Aromenproduktion mit Enzymen.- 3.8.2 Aromenproduktion mit Mikroorganismen.- 3.8.3 Aromenproduktion mit pflanzlichen Systemen.- 3.9 Vitamine.- 3.10 Verbesserung biotechnologischer Wirkprinzipien durch Anwendung genetischer und gentechnischer Methoden (Beispiele).- 3.10.1 Verbesserung mikrobieller Leistungen.- 3.10.2 Verbesserungen bei der Produktion pflanzlicher Lebensmittel.- 3.10.3 Verbesserungen in der Tierzucht.- Anhang (Enzyme).