Dissertation. vorgelegt von. Methoden zur Unterscheidung von Weizen und Dinkel. des Fachbereichs Chemie der Universität Hamburg

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Gudrun Althaus
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1 Methoden zur Unterscheidung von Weizen und Dinkel Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades des Fachbereichs Chemie der Universität Hamburg Institut für Lebensmittelchemie vorgelegt von Franz Mayer Hamburg 2012

2 Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Verzeichnis der Einheiten und Abkürzungen Zusammenfassung IX XIII XV XIX Summary XXI 1 Einleitung 1 2 Grundlagen Vergleich von Weizen und Dinkel Rechtliche Einordnung von Weizen und Dinkel Dinkel als Saatgut Dinkel als Getreide und Mehl Dinkel in Brot und Backwaren Botanische Einordnung von Weizen und Dinkel Das Genom von Weizen und Dinkel Aufbau des Getreidekorns Getreide-DNA Getreideproteine Serpine Getreideiipide Dinkel und seine Erzeugung und Verarbeitung Dinkelsorten Landwirtschaft Müllerei Bäckerei Dinkel in der Ernährung Zöliakie, Weizenunverträglichkeit und Weizenallergie Differenzierung von Weizen und Dinkel Differenzierung von Weichweizen und Hartweizen Analytische Herangehensweise Allgemeine Leistungsanforderungen an die Analytik Probenauswahl Analytische Grundlagen DNA-basierte Methoden DNA-Extraktion 23 V

3 PCR (Qualitative PCR) Reaktionskomponenten DNA-Sequenzierung nach Sanger RFLP Real-Time PCR (Quantitative PCR) Proteinbasierte Methoden Lipidbasierte Methoden 34 3 Material & Methoden Proben Probenaufarbeitung und -lagerung DNA-basierte Methoden DNA-Extraktion CTAB-Methode DNA-Reinheit DNA-Konzentration DNA-Fragmentierung DNA-Amplifizierbarkeit Gelextraktion PCR-RFLP PCR-RFLP-CE Weizenspezifische qualitative PCR Weizenspezifische Real-Time PCR DNA-Sequenzierung Übersicht über die verwendeten Primer und TaqMan-Sonden Proteinbasierte Methoden Osborne-Fraktionierung Bestimmung der Proteinkonzentration nach Bradford Entsalzen der Albumin/Globulin-Fraktionen Extraktion der Gesamtproteine Diskontinuierliche SDS-PAGE D-Elektrophorese Dimension: Isoelektrische Fokussierung (IEF) Äquilibrierung und Denaturierung Dimension: SDS-PAGE Proteindetektion und Auswertung Silberfärbung 61 VI

4 Sensitive colloidale Coomassie-Färbung Massenspektrometrische Identifizierung von Proteinen Lipidbasierte Methoden Lipidextraktion Gaschromatographie der Fettsäuremethylester 65 4 Ergebnisse und Diskussion DNA-basierte Methoden DNA-Extraktion Vergleich der DNA-Extraktionsmethoden Sequenzierung PCR-RFLP PCR-Amplifikate für den Restriktionsverdau Lab-on-a-Chip (LOC)-Kapillargelelektrophorese (CE) Restriktionsverdau RFLP zur Differenzierung von Weizen und Dinkel Quantitative LOC-CE Mehlmischungen und PCR-Artefakte Multitemplat-PCR und das Hardy-Weinberg-Gesetz Weizenspezifische PCR Qualitativer Nachweis Bestimmung der Nachweisgrenze bei der weizenspezifischen PCR Weizenspezifische Real-Time PCR Real-Time PCR mit SYBR Green Real-Time PCR mit TaqMan-Sonde Kopienzahl des y-gliadingens des D-Genoms Kalibrierung der Real-Time PCR Grundkalibrierung Aufstockung mit Dinkel-DNA Matrixkalibrierung mit Mehlmischungen Anwendbarkeit, Relevanz und Marktsondierung Proteinbasierte Methoden Proteinextraktion Diskontinuierliche SDS-PAGE Diskontinuierliche SDS-PAGE, Große Gele (24 x 20 cm) Diskontinuierliche SDS-PAGE, Kleine Gele (8 x 7 cm) VII

5 D-Elektrophorese des Gesamtproteinextrakts Digitalisierung und Auswertung der Gele Identifizierung von Proteinen mittels MALDI-ToF Lipidbasierte Methoden Lipidextraktion Gaschromatographie der Fettsäuremethylester 133 Literaturverzeichnis 139 Rechtsquellen 149 Anhang Publikationen Lebenslauf XXIII LI LIII VIII

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