EPR-Sensor auf einem Chip verbessert die Qualitätskontrolle von Olivenöl und Bier
Das erste Anzeichen für den Verderb vieler Lebensmittel ist die Bildung freier Radikale, die die Haltbarkeit und die Gesamtqualität der Lebensmittel verringern. Bisher war der Nachweis dieser Moleküle für die Lebensmittelkonzerne sehr aufwendig. Forscher des HZB und der Universität Stuttgart haben einen tragbaren, kleinen und kostengünstigen "EPR-on-a-Chip"-Sensor entwickelt, der freie Radikale auch in sehr geringen Konzentrationen nachweisen kann. Sie arbeiten nun an der Gründung eines Spin-off-Unternehmens, das vom EXIST-Forschungstransferprogramm des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert wird. Der EPRoC-Sensor soll zunächst bei der Herstellung von Olivenöl und Bier eingesetzt werden, um die Qualität dieser Produkte zu sichern.
Michele Segantini demonstriert die kompakte Größe und die Tragbarkeit eines der EPRoC-Sensoren mit Permanentmagnet.
Luca Segantini
Wenn Lebensmittel verderben, entstehen hochreaktive Moleküle, so genannte freie Radikale. Die Lebensmittelindustrie muss große Anstrengungen unternehmen, um diese Moleküle nachzuweisen, entweder mit chemischen Methoden oder mit der einzigen direkten Methode, der paramagnetischen Elektronenresonanz (EPR). Herkömmliche EPR-Geräte verwenden jedoch Elektromagnete, die keinen Batteriebetrieb zulassen und teuer in der Anschaffung und im Betrieb sind.
EPR-on-a-Chip-Sensor
Das neue Start-up-Unternehmen SpinMagIC bietet nun einen EPR-Sensor an, der auf einen kleinen Chip passt. "Wir werden kleine, tragbare und erschwingliche EPR-Geräte herstellen, die auf der Kombination eines Mikrochips und Permanentmagneten basieren und auf die Bedürfnisse des Kunden zugeschnitten werden können", erklärt der Physiker Michele Segantini (HZB), der in der Abteilung von Prof. Klaus Lips promoviert. Zum Gründerteam gehören neben Segantini der Elektrotechniker Anh Chu, der Physiker Belal Alnajjar, beide an der Universität Stuttgart im Team von Professor Jens Anders, und der Wirtschaftswissenschaftler Jakob Fitschen.
Die Entwicklung des ERPoC geht auf eine Idee von Klaus Lips (HZB) und Jens Anders (Universität Stuttgart) zurück, die 2019 mit dem Technologietransferpreis des HZB ausgezeichnet wurde. Die weitere Entwicklung wurde dann vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. "Seitdem ist viel passiert, so dass wir jetzt eine Ausgründung planen können", sagt Segantini. Während das Team an der Universität Stuttgart die "Hardware" optimierte, untersuchte Segantini, wo die Erfindung auf dem Markt eingesetzt werden könnte.
"Wir sehen ein großes Potenzial für Anwendungen, zunächst vor allem in der Lebensmittelproduktion", sagt Segantini. Während seiner Doktorarbeit nahm er Kontakt zu einer Vielzahl von Branchen auf und identifizierte Olivenölhersteller und Brauereien als Pilotkunden. Bisher haben diese Unternehmen ihre Produkte mit aufwändigen chemischen Methoden getestet, bei denen erhebliche Mengen giftiger Abfälle anfallen. "EPRoC ist nicht nur viel empfindlicher, sondern auch weniger zeitaufwändig, so dass die Proben während des gesamten Prozesses wiederholt analysiert werden können. Dies liefert zusätzliche Erkenntnisse, die zur Optimierung der Produktionsprozesse genutzt werden können, um die Haltbarkeit und Oxidationsbeständigkeit der Produkte zu verlängern", betont Segantini.
Für die Zukunft planen die Gründer, ihr Produkt auch für andere Anwendungsbereiche wie medizinische Diagnostik, Arzneimittelentwicklung, Halbleitertechnologie und Batterieüberwachung anzupassen.
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