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Neue Veröffentlichungen:

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Nachhaltige biotechnologische Produktion von ungesättigten, mittelkettigen Fettaldehyden als potente Aromachemikalien aus natürlichen Quellen
(2024) Honold, Philipp Jakob
In dieser Arbeit wurden natürliche Quellen wie Pilze und Nüsse hinsichtlich ihrer Fettsäurezusammensetzung analysiert, um aus diesen durch enzymatische Umsetzungen neuartige, geruchsaktive Aldehyde zu generieren. Aldehyde stellen eine vielseitige und beliebte Klasse von Aromastoffen dar. Ein biotechnologischer Zugang zu geruchsaktiven Aldehyden wurde durch die Umwandlung von Fettsäuren mit zwei Enzymen des α-Dioxygenasewegs entwickelt. Die rekombinanten Enzyme α-Dioxygenase (α-DOX) aus Crocosphaera subtropica und Fettaldehyddehydrogenase (FALDH) aus Vibrio harveyi wurden heterolog in E. coli exprimiert, gereinigt und in einer Kaskadenreaktion kombiniert. Das Konzept wurde im Hinblick auf Reaktionszyklen und Produktionsausbeute optimiert. Hierfür wurden die beiden Enzyme α-DOX und FALDH kombiniert. Im ersten Schritt wurden die Fettsäuren mittels α-DOX in ein, um ein C-Atom verkürztes, Aldehyd transformiert, welcher wiederum durch die FALDH zur Säure oxidiert wurde. Dadurch entstand eine zyklische Reaktion bei der die Fettsäuren in jedem Zyklus in einen kettenverkürzten Aldehyd transformiert wurden. Die so entstandenen Aldehyde wurden mittels Headspace-Festphasenmikroextraktion-Gaschromatographie-Massenspektrometrie-Olfaktometrie (HS-SPME-GC-MS-O) identifiziert und sensorisch charakterisiert.
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Individual and Contextual Factors of Right-wing Populism – New Perspectives through Methodological Innovation
(2024) Kleinert, Manuel
Diese Arbeit nutzt SEM, implizite Einstellungen und Mikro-Meso-Interaktionen um den Erfolg rechtspopulistischer Parteien und Bewegungen zu untersuchen. Sie zeigt, dass wirtschaftliche Deprivation die Sympathie für Pegida indirekt beeinflusst, indem sie sich gegenseitig verstärkenden Faktoren – ausländerfeindliche Einstellungen und politische Unzufriedenheit – erhöht. Die Analysen impliziter Einstellungen zeigen, dass bei Befragungen durch Vermeidung kognitiver Dissonanz auf Seiten der Befragten der Effekt ausländerfeindlicher Einstellungen auf die AfD-Sympathie überschätzt wird. Der parlamentarische Status solcher Parteien kann außerdem Interaktionseffekte zwischen Einstellungen zu diesen Parteien beeinflussen. Durch die Anwendung innovativer Methoden trägt die Studie zu einem besseren Verständnis der Erfolgsfaktoren des Rechtspopulismus bei, da gezeigt werden konnte, dass diese Faktoren auf verschiedenen Ebenen stark miteinander verbunden sind.
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Performanzbasierte Simulationen in virtuellen Lernumgebungen
(2024) Fecke, Julia
Damit angehende Lehrkräfte erfolgreich beruflich handeln können, sind nicht nur fachliche, domänenspezifische Kompetenzen notwendig, sondern auch generische Kompetenzen. Während fachliche Kompetenzen ausreichend vorhanden sind, mangelt es angehenden Lehrkräften oft an fachübergreifenden, generischen Kompetenzen. Als Beispiel ist Kommunikationsfähigkeit zu nennen. Kommunikationsfähigkeit stellt als mehrdimensionale generische Kompetenz einen wesentlichen Aspekt zentraler Handlungsfähigkeit in sozialen Interaktionen angehender Lehrkräfte dar. Kommunikation wird dabei in diversen sozialen Interaktion mit verschiedenen GesprächspartnerInnen im Kontext Schule benötigt. Angehende Lehrkräfte erhalten jedoch selten die Möglichkeit, außerhalb von Praxisphasen, ihre erworbenen Fähigkeiten in einem geschützten Rahmen praktisch zu erproben. Dafür bedarf es Lerngelegenheiten in der Lehrkräfteausbildung, die einen solchen Bezug herstellen. Vorliegende kumulative Dissertation greift diese Aspekte auf und stellt ein Lehr-Lern-Format vor, bei dem performanzbasierte Simulationen zur Erprobung kommunikativer Handlungsfähigkeit von angehenden Lehrkräften der allgemeinen und beruflichen Bildung in virtuellen Lernumgebungen durchgeführt wurden. Innerhalb dieser virtuellen Lernumgebungen interagieren angehende Lehrkräfte u.a. mit einem Avatar. Dies kann für Studierende im Allgemein, aber auch für Studierende mit Tendenzen sozialer Ängstlichkeit und Kompetenzdefiziten vorteilhaft sein. Vorliegende kumulative Dissertation untersucht das Lehr-Lern-Format bei der Durchführung von Rollenspielen hinsichtlich verschiedener Aspekte und arbeitet dabei heraus, • welche Vor- und Nachteile avatar- und videokamerabasierter Interaktionen bei der Durchführung von Simulationen haben (Fecke & Müller, 2022/Kapitel 2.4, 4.1, 5.1), • inwiefern soziale Hemmungen, bzw. Tendenzen sozialer Ängstlichkeit und Kompetenzdefiziten die Kommunikationskompetenz von den Studierenden in den avatar- und videokamerabasierten Lernumgebungen beeinflussen (Fecke et al., under review/Kapitel 4.2, 5.1) und • wie die Studierenden die Simulationen z.B. als Lernmöglichkeit oder hinsichtlich eines Theorie-Praxis-Bezugs wahrnehmen (Fecke, 2024/Kapitel 4.3, 5.2). Dafür wurden in einem experimentellen Design die angehende Lehrkräfte (n=61) des allgemeinen und beruflichen Lehramts, vor den Simulationen randomisiert in avatar- und videokamerabasierte Interaktionen zugeteilt. Die Stichprobe stellen Lehramtsstudierende des allgemeinen und beruflichen Lehramts dar. Bei der Simulation in Form von Rollenspielen wurden kommunikative Kompetenzen in der virtuellen Lernumgebung erprobt. Das Gegenüber stellten dafür trainierte SchauspielerInnen dar, welche die SchülerInnen, KollegInnen oder die Schulleitung simulierten. Dafür wurden neben quantitativen Daten zur Erfassung der kommunikativen Kompetenzen (basierend auf der Fremdeinschätzungen anhand eines Beobachtungsbogens und Selbsteinschätzungen anhand eines Fragebogens) und Tendenzen sozialer Ängstlichkeit und Kompetenzdefiziten der Studierenden, auch qualitative Methoden (Fokusgruppen und Reflexionsfragen) eingesetzt. Es zeigt sich, dass avatarbasierte Interaktionen eine gute Lerngelegenheit zur Erprobung kommunikativer Kompetenzen darstellen und auch für Studierende mit sozialen Hemmungen geeignet sind. Weiter zeigt sich, dass Studierende des allgemeinen und beruflichen Lehramts die Rollenspiele unterschiedlich hinsichtlich verschiedener Aspekte unterschiedlich wahrnehmen.
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Fermentation unterschiedlicher Seitenströme der Lebensmittelindustrie zur Produktion alternativer Proteinquellen für die Futter- und Lebensmittelindustrie
(2024) Pfeiffer, Janin
Aufgrund der wachsenden Weltbevölkerung, des anhaltenden Klimawandels und der damit ein-hergehenden Folgen wie Hungersnöten oder Naturkatastrophen steigt die Nachfrage nach nach-haltig und zuverlässig produzierbaren alternativen Proteinquellen. Insekten, wie die Larven der Schwarze Soldatenfliege (engl.: black soldier fly larvae (BSFL)), spielen hierbei besonders in der Futtermittelindustrie eine große Rolle. Aber auch die Forschung an Alternativen für die Humanernährung ist weit verbreitet. In diesem Zusammenhang könnten Pilze der Abteilung Basidiomycota in der Zukunft eine tragende Rolle einnehmen. Die Fruchtkörper verschiedenster Speisepilze werden weltweit in großen Mengen verzehrt und aufgrund ihres einzigartigen Geschmacks geschätzt, doch auch das Myzel erfährt ein immer größer werdendes Interesse in der Lebensmittelindustrie. Durch ihr einzigartiges Enzymportfolio sind die Pilze im Stande, lignocellulosehaltige Biomasse, zu der eine Vielzahl der Seitenströme der Lebensmittelindustrie gehören, zu verwerten und in proteinreiche Lebensmittel umzuwandeln. Die Seitenströme der Palmölindustrie, empty fruit bunches (EFB) und Palmkernmehl (PKM) sind reich an lignocellulosehaltigen Fasern und sollten als Futtersubstrat für die BSFL eingesetzt werden. Diese können nachfolgend als Futtermittel verwendet werden. Es wurde eine Fermentation mit den Weißfäulepilzen Bjerkandera adusta, Marasmius palmivorus und Irpex consors auf einer Mischung dieser Seitenströme in Festbettkultivierung durchgeführt, um die Verdaulichkeit für die BSFL zu steigern. Zur Optimierung der Fermentation wurden das Pilzwachstum, der Lignin- sowie der Proteingehalt der Substrate und Fermentationsprodukte analysiert. Im Zuge dessen zeigte sich, dass lediglich eine Fermentation der EFB zielführend war. Durch nachträgliche Beimischung des PKM wurde verhindert, dass die Pilze wertvolle Nährstoffe aus dem PKM metabolisierten und das Lignin der EFB zum Biomasseaufbau nutzten. Der Gesamtligningehalt wurde durch die Pilze nicht verringert. Allerdings wurde ein Teil des säureunlöslichen Lignins in säurelösliches Lignin abgebaut. In Fütterungsversuchen stellte sich heraus, dass die BSFL das mit B. adusta fermentierte Futtersubstrat bevorzugten und sich signifikant schneller entwickelten. Das Myzel von Pilzen der Abteilung Basidiomycota könnte allerdings aufgrund der erhöhten Nachfrage nach alternativen Proteinquellen in der Humanernährung auch als Lebensmittel eingesetzt werden. Auch hierbei können lignocellulosehaltige Seitenströme als Wachstumssubstrat dienen. Nach einem Screening mit 22 Speisepilzen auf Agarmedien aus unterschiedlichen Biertrebersorten als alleiniger Nährstoffquelle wurden Pleurotus eryngii und Pholiota nameko auf Grundlage ihrer Wachstumsgeschwindigkeit und Geruchseindrücke ausgewählt und submers in unterschiedlichen Pilsener-Treber- und Weizenbiertreber-Medien kultiviert. Die Fermentationen wurden teils optimiert und die erhaltenen Produkte unter Berücksichtigung unterschiedlicher Aspekte näher charakterisiert: Für den Pilz P. eryngii wurde das Kulturmedium optimiert, um einen möglichst hohen Pilzgehalt und eine gute Proteinqualität im Fermentat zu erhalten. Der höchste Pilzgehalt mit über 65% wurde bei einem Substrateinsatz von 2,5 g Biertreber pro Liter erreicht. Bei einer so geringen verwendeten Menge ist allerdings der Recyclingaspekt von in Tonnen anfallenden Nebenströmen zu hinterfragen. Die biologische Wertigkeit unterschied sich in Abhängigkeit der Substratkonzentration dagegen kaum und lag bei 88 bis 89. Die Medienoptimierung für P. nameko wurde analog zu den Experimenten mit P. eryngii durchgeführt. Darüber hinaus wurde das Aroma der Kulturen mit ansprechenden Geruchseindrücken mittels GC-MS-O analysiert. Im Anschluss wurde der Glutengehalt analysiert, welcher innerhalb von 14 Kulturtagen um 99,55% abnahm. Dies senkt das allergene Potential der Fermentationsprodukte und erhöht somit ihr Anwendungsspektrum. Aufgrund des geringen allergenen Potentials von Speisepilzen und der nachgewiesenen hohen Proteinqualität der Fermentate eignet sich neben den Fruchtkörpern auch das ressourcenschonend produzierbare Myzel als alternative Proteinquelle. Bei der Produktion von Myzel ist, wie bei der BSFL ein vertikales, platzsparendes System denkbar, jedoch steht die Zulassung der Mycelien als Novel Food durch die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) noch aus. Mit der Zulassung der BSFL als Futtermittel in der Europäischen Union wurden die rechtlichen Voraussetzungen der Umsetzung des Projekts zum Recycling der Palmölseitenströme geschaffen. Das Upscaling der Fermentation in Metallcontainern konnte erfolgreich durchgeführt werden. Fermentation und Insektenzucht könnten direkt in den Palmöl-produzierenden Ländern erfolgen, um eine Wertschöpfung vor Ort zu erzielen und Transportkosten der Rohstoffe EFB und PKM zu vermeiden. Die Insektenzucht ist durch ein vertikales Zuchtsystem platzsparender als der Anbau pflanzlicher Futtermittel für die Nutztierhaltung. Auf diese Weise ließe sich auch die Konkurrenz um die Nutzung von Agrarflächen (Nutztier- vs. Humanernährung) minimieren.
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Non-Linear Kinetics of The Lithium Metal Anode on Li6PS5Cl at High Current Density: Dendrite Growth and the Role of Lithium Microstructure on Creep
(2023) Singh, Dheeraj Kumar; Fuchs, Till; Krempaszky, Christian; Mogwitz, Boris; Janek, Jürgen
Interfacial instability, viz., pore formation in the lithium metal anode (LMA) during discharge leading to high impedance, current focusing induced solid–electrolyte (SE) fracture during charging, and formation/behaviour of the solid–electrolyte interphase (SEI), at the anode, is one of the major hurdles in the development of solid-state batteries (SSBs). Also, understanding cell polarization behaviour at high current density is critical to achieving the goal of fast-charging battery and electric vehicle. Herein, via in situ electrochemical scanning electron microscopy (SEM) measurements, performed with freshly deposited lithium microelectrodes on transgranularly fractured fresh Li6PS5Cl (LPSCl), the LiǀLPSCl interface kinetics are investigated beyond the linear regime. Even at relatively small overvoltages of a few mV, the LiǀLPSCl interface shows non-linear kinetics. The interface kinetics possibly involve multiple rate-limiting processes, i.e., ion transport across the SEI and SE|SEI interfaces, as well as charge transfer across the LiǀSEI interface. The total polarization resistance RP of the microelectrode interface is determined to be ≈ 0.8 Ω cm2. It is further shown that the nanocrystalline lithium microstructure can lead to a stable LiǀSE interface via Coble creep along with uniform stripping. Also, spatially resolved lithium deposition, i.e., at grain surface flaws, grain boundaries, and flaw-free surfaces, indicates exceptionally high mechanical endurance of flaw-free surfaces toward cathodic load (>150 mA cm−2). This highlights the prominent role of surface defects in dendrite growth.