Multimodale bildgebende Massenspektrometrie zur Untersuchung gealterter Cognac-Fässer

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Römpp
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 490851356

Mit Hilfe der bildgebenden Massenspektrometrie (MS imaging) können ortsaufgelöste Spektren von der Oberfläche einer Proben aufgenommen werden und daraus die Verteilung der Analyten rekonstruiert werden. Es gibt mehrere Ionisierungs-Methoden, von denen insbesondere die Sekundärionen-Flugzeitmassenspektrometrie (TOF-SIMS) und die Matrix-assistierte Desorption/Ionsation (MALDI) häufig angewendet werden. TOF-SIMS erlaubt die Aufnahme von Verteilungsbildern von anorganischen und organischen Molekülen mit einer lateralen Auflösung von unter 1 µm und bietet die Möglichkeit Tiefenprofiele zu erstellen. MALDI erlaubt die Detektion größerer Biomoleküle und liefert, bei Verwendung von Fourier Transform-Masenspektrometern, exzellente Massenauflösung (R>100.000) und Massengenauigkeit (1-2 ppm) bei einer lateralen Auflösung von wenigen Mikrometern. Beide Methoden sind damit hochkomplementär und sollen im Projekt MULTI-ANGEL-MSI für ein neues Anwendungsgebiet, nämlich die Untersuchung von Kulturgütern, weiterentwickelt werden. Als konkretes Beispiel dienen gealterte Cognac-Fässer unterschiedlicher Holzarten und Fassbindereien mit einem Alter von bis zu 150 Jahren. Die ortsaufgelösten Daten werden mit Hilfe neuer Algorithmen zur Untersuchung von Diffusions- und Transportprozessen ausgewertet. Die Identifizierung von Metaboliten erfolgt durch Chromatographie-gestützte Ansätze mit anschließender Auswertung mit Hilfe sogenannter ‚molecular network‘-Analysen. In einem ersten Teil des Projektes werden die zeitlichen Veränderungen des Holzes (der Dauben) durch den Kontakt mit dem Destillats einerseits und der Atmosphäre andererseits untersucht. Die Zusammensetzung der Dauben wird dabei maßgeblich durch die Verdunstung des Alkohols („Angel‘s share“) beeinflusst. Durch die Vermessung von Querschnitten der Fassdauben soll ein besseres Verständnis traditioneller handwerklicher Prozesse und des Einflusses der Holzfass-Lagerung auf die Produktqualität erlangt werden. In einem zweiten Teil wird die Interaktion mit dem Pilz Baudoinia compniacensis untersucht, der für den charakteristischen schwarzen Belag in Cognac-Kellern verantwortlich ist. Interessanterweise wächst dieser Pilz nicht direkt auf den Holzfässern. Daher soll untersucht werden, welche Bestandteile der Eichenfässer für die Unterdrückung des Pilzwachstums verantwortlich sind. Durch ein besseres Verständnis der molekularen Prozesse der Holz-Pilz-Interaktion soll die Grundlage für umweltverträgliche Strategien zur Eindämmung dieser (und anderer) Pilzspezies gelegt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Dr. Alain Brunelle; Dr. Véronique Eparvier