Nachwuchsgruppe FOOD-NMR

Wir sind eine Nachwuchsgruppe im Bereich der bioorganisch-analytischen Chemie mit dem Schwerpunkt NMR-Spektroskopie. Anwendungen sind hierbei die Authentizitätskontrolle von Lebensmitteln (Metabolomics) sowie NMR-spektroskopische Analysen biochemischer Reaktionen (Enzymkinetik) und die Wechselwirkung bioorganischer Moleküle mit ihrem Rezeptor (STD-NMR). Angesiedelt ist die Nachwuchsgruppe an der HAMBURG SCHOOL OF FOOD SCIENCE und am FACHBEREICH CHEMIE der Universität Hamburg.

Forschungsschwerpunkte

Authentizitätskontrolle

Die geographische Herkunft beeinflusst die Zusammensetzung der Stoffwechselprodukte (Metabolite) z.B. aufgrund unterschiedlicher exogener Faktoren (wie Boden, Temperatur, Wasserverfügbarkeit oder Düngung). Die Erfassung der Metabolite mit Hilfe der NMR-Spektroskopie (Nuclear Magnetic Resonance) liefert eine Art molekularer Fingerabdruck, der sich unter Anwendung statistischer Verfahren z.B. hinsichtlich der Frage nach der geographischen Herkunft analysieren lässt.

Solche Metabolomanalysen ermöglichen die Identifizierung einer Vielzahl von Metaboliten in einer einzelnen Messung ohne die Selektion bestimmter Analyten (non-targeted-Analyse). Ein NMR-Spektrum kann hierbei Signale für bis zu 200 Metaboliten enthalten. Die Identifizierung spezifischer chemischer Marker für eine Herkunftsunterscheidung aus komplexen Gemischen stellt eine weitere Herausforderung dar. Wir erarbeiten Strategien, die eine Identifizierung vereinfachen, ohne dabei einzelne Verbindungen zeitaufwendig isolieren zu müssen (targeted-Analyse). Dafür wenden wir verschieden Methoden wie die Hochleistungsflüssigchromatographie und Massenspektrometrie in Kombination mit der NMR-Spektroskopie an und nutzen dabei die Komplementarität der jeweiligen Verfahren.

Enzymkinetik

Die Enzymkinetik hat das Ziel der funktionellen Charakterisierung von Enzymen,sowie deren Inhibitoren und Aktivatoren. Entsprechend der Vielfältigkeit der durch Enzyme katalysierten Reaktionen ergibt sich ein breites Methodenspektrum, mit denen kinetische Analysen durchgeführt werden können. Die NMR-Spektroskopie kommt dabei selten zum Einsatz, obwohl eine direkte Quantifizierung ohne eine Modifizierung der Substrate erfolgt und der Reaktionsverlauf atomar aufgelöst verfolgt werden kann.

STD-NMR (saturation transfer difference NMR)

Anwendung von STD-NMR zur Analyse von Protein-Ligand-Wechselwirkungen. Das kann beispielsweise die Wechselwirkung eines Substrats mit seinem Enzym sein oder eines potentiellen Wirkstoffes mit einem Rezeptor.


 

Dr. Thomas Hackl

Leiter der Abteilung für NMR-SpektroskopieFachbereich Chemie / Universität Hamburg, Hamburg School of Food Science

thomas.hackl@chemie.uni-hamburg.de


Thomas Hackl studierte Chemie an der Universität Hamburg, an der er 2009 im Bereich der Organischen Chemie / Bioorganik promovierte. Bereits Ende 2008 übernahm er die Leitung der NMR-Abteilung am Institut für Organischen Chemie der Universität Hannover. Nach Rückkehr an die Universität Hamburg leitet er seit Ende 2009 die NMR-Abteilung des Fachbereichs Chemie. Seit 2014 ist er Mitglied an der Hamburg School of Food Science und leitet die Nachwuchsgruppe FOOD NMR.


 


 

Caroline Schmitt

Wissenschaftliche Mitarbeiterin
Fachbereich Chemie / Universität Hamburg, Hamburg School of Food Science

caroline.schmitt@chemie.uni-hamburg.de


Caroline Schmitt studierte von 2011 bis 2016 Chemie an der Universität Hamburg. Ihre Masterarbeit verfasste sie zum Thema “Untersuchung zur Übergangsmetall-katalysierten Prenylierung von elektronenreichen Aromaten“. Seit 2017 promoviert sie an der Universität Hamburg in der Abteilung für NMR-Spektroskopie zu dem Thema “Herkunftsbestimmung von Lebensmitteln” im Arbeitskreis von Dr. Thomas Hackl.


Referenzen zu den einzelnen Forschungsgebieten

Detection of a Toxic Methylated Derivative of Phomopsin A Produced by the Legume-Infesting Fungus Diaporthetoxica
Schloß, T. Hackl, C. Herz, E. Lamy, M. Koch, S. Rohn, R. Maul
Journal of Natural Products 80, 1930–1934 (2017)

Food Fingerprinting: Metabolomic approaches for geographical origin discrimination of hazelnuts (Corylus avellana) by UPLC-QTOF-MS
Klockmann, E.Reiner, R. Bachmann, T. Hackl, M. Fischer
Journal of Agricultural and Food Chemistry 64, 9253-9262 (2016)

Synthesis and Evaluation of Neoglycoconjugates Based on Adamantyl Scaffolds
Fleck, E. Memmel, M. Fölsing, B. Poll, T. Hackl, J. Seibel, W. Maison
European Journal of Organic Chemistry 1696-1710 (2015)

A Non-Ionic Inhibitor with High Specificity for the UDP-Gal Donor Binding Site of Human Blood Group B Galactosyltransferase – Design, Synthesis and Characterization
Schaefer, N. Sindhuwinata, T. Hackl, M. P. Koetzler, F. C. Niemeyer, M. M. Palcic, T. Peters, B. Meyer
Journal of Medicinal Chemistry 56, 2150-2154 (2013)

NMR for direct determination of Km and Vmax of enzyme reactions based on the Lambert W function-analysis of progress curves
F. Exnowitz, B. Meyer, T. Hackl
Biochimica et Biophysica Acta, Proteins and Proteomics 1824, 443-449 (2012)

Isogermacrene A, a proposed intermediate in sesquiterpene biosynthesis
T. Hackl, W. A. König, H. Muhle
Phytochemistry 65, 2261-2275 (2004)

Kontakt

Universität Hamburg
Fachbereich Chemie
Abteilung für NMR-Spektroskopie
Martin-Luther-King-Platz 6
20146 Hamburg

Tel.: +49 40 42838 2831
thomas.hackl@chemie.uni-hamburg.de
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