Innovative Raman- und Mikro-Raman-Spektroskopie zur Charakterisierung der Qualität von pflanzlichen Produktlinien

• Antragsteller: Professor Dr. Jürgen Popp
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie
• Förderung: Förderung von 2003 bis 2007
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5401613

Viele Halbfertigprodukte bzw. Produkte unseres täglichen Lebens, wie z.B. Bekleidung, Lebensmittel, pharmazeutische Produkte (Phytopharmaka, pflanzliche Rohstoffe für chemische Synthesen) etc., werden direkt oder nach mehreren Aufbereitungs- bzw. Verarbeitungsschritten aus Pflanzen gewonnen. Hierbei wird die Qualität der Erzeugnisse von einer Vielzahl von Faktoren in einem erheblichen Ausmaß beeinflusst. Beginnend bei genetisch determinierten Eigenschaften sowie den individuellen Umweltbedingungen, denen die Pflanzen in der Vegetationsperiode ausgesetzt sind, bis hin zu den physikalischen, chemischen und/oder mechanischen Aufarbeitungsschritten, die auf dem Weg zum Produkt durchlaufen werden, beeinflussen die Qualität des erzeugten Wirtschaftsgutes. Schwingungs-spektroskopische Methoden zeichnen sich ganz allgemein durch folgende Attribute aus: sie sind selektiv, schnell, minimal-invasiv und verfügen über eine gute Ortsauflösung (sub-Mikrometer-Bereich). Bedingt durch diese Eigenschaften ist man in der Lage, schwingungs-spektroskopische Methoden in unterschiedlichen Produktionsschritten von der Pflanze zum Produkt für die Qualitätssicherung und Qualitätskontrolle einzusetzen. Im Rahmen dieses Forschungsprojektes werden in enger Kooperation mit der Bundesanstalt für Züchtungsforschung in Quedlinburg (TP Schulz) die Leistungsmerkmale verschiedener schwingungsspektroskopischer Techniken (IR, NIR, Raman) bei der Untersuchung von Pflanzengewebe sowie unterschiedlicher Halbfertig- und Fertigprodukte von Gewürz- Öl- und Medizinalpflanzen sowie Färberpflanzen eruiert und evaluiert. Im Bereich der Raman-Spektroskopie sollen zunächst unterschiedliche Ansätze, wie z.B. Optimierung der NIR-Raman-Spektroskopie bzw. der NIR-SERS-Spektroskopie, unabhängig voneinander verfolgt und im Anschluss daran verglichen werden. An die Methodenentwicklung, die eine Optimierung der Messparameter beinhaltet, schließt sich die Entwicklung einer transportablen Raman-Messapparatur an, um den Weg von der Probe zur spektroskopischen Untersuchung weiter zu verkürzen und somit die Proben möglichst wenig aus ihren natürlichen Bedingungen entfernen zu müssen und zu beeinflussen. Die optimierte transportierbare Messapparatur soll dann auf ausgewählte Fragestellungen, wie die spektroskopische Analyse von Gewürz-, Öl-, Medizinal- und Färberpflanzen sowie die Qualitätskontrolle der daraus produzierten Halbfertigprodukte und Produkte in verschiedenen Produktionsschritten von der Pflanze zum Produkt (Kooperation mit TP Schulz) angewendet werden. Parallel zu dem obigen Projektbereich sollen Schwingungs-spektroskopische-Messungen (NIR, IR, Raman) zur Auswahl und zum Anbau von authentischem Pflanzenmaterial (unterschiedliche Ätherische-Öl- und Alkaloiddrogen) sowie zur Charakterisierung antioxidativ wirksamer Komponenten (wie z.B. Diterpenen und Flavonoiden) eingesetzt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: Komponenten für NIR-Mikro-Raman-Apparatur (ohne 633 nm-Laser)
• Gerätegruppe: 1840 Raman-Spektrometer
• Beteiligte Personen: Professor Dr. Wolfgang Kiefer; Professor Dr. Michael Schmitt