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ePaper created 2013-09-23, 14:05:17 | version 1.25.20
92 BIOSURF – NEUE PRODUKTIONSVERFAHREN FÜR BIOTENSIDE Priv.-Doz. Dr. Steffen Rupp Biotenside – oberflächenaktive Substanzen aus Mikroorganismen Tenside sind ein integraler Bestandteil unseres täglichen Le- bens mit Anwendungen, die von Wasch- und Reinigungsmit- teln bis hin zu Zusätzen in der Lebensmittelproduktion oder sogar bei der Erdölförderung reichen. Jährlich werden etwa 18 Mio t Tenside produziert, zumeist auf chemischem Weg und auf Basis von Erdöl. Ein Viertel wird mittlerweile aus den Ölen nachwachsender Rohstoffe hergestellt, in der Regel Kokos- oder Palmkernöl. Auch Mikroorganismen produzieren oberflächenaktive Sub- stanzen, Biotenside genannt. Nur wenige dieser Biotenside werden bereits industriell produziert, denn ihre Herstellung ist noch vergleichsweise kostenintensiv. Im Projekt BioSurf koor- diniert das Fraunhofer IGB ein über das Programm »ERA-NET Industrial Biotechnology« gefördertes Konsortium von 7 Part- nern, welche die Entwicklung neuer kosteneffizienter Ver- fahren für die mikrobielle und enzymatische Herstellung von Biotensiden vorantreiben. Dabei werden sowohl neue Enzyme für die biotechnologische Synthese von Tensiden entwickelt wie auch Mikroorganismen selektiert, insbesondere Pilze der Gattung Pseudozyma, und mit molekularbiologischen Metho- den optimiert. Ziel dabei ist es, die Tensidwirkung der neuen Biotenside zu verbessern und ihre Produktion effizienter zu gestalten. Optimierte Fermentation für Glykolipide Innerhalb des Fraunhofer IGB fokussieren wir uns insbesonde- re auf die Entwicklung neuer Fermentationsverfahren für die Produktion von Mannosylerythritollipiden (MEL) und Cellobi- oselipiden (CL) aus Pseudozyma-Spezies. Des Weiteren wird die Strukturoptimierung der Glykolipide im Anschluss an die Fermentation untersucht, beispielsweise über Enzyme. Wich- tige Parameter für den Fermentationsprozess sind optimierte Wachstumsbedingungen und eine hohe Produktbildungsra- te. Außerdem soll die gewünschte Produktzusammensetzung mit möglichst wenig Verunreinigungen und Nebenprodukten erzielt werden. Hier versuchen wir, auch mittels Metabolic Engineering, das Produktspektrum der Mikroorganismen wie auch die Fermentationsbedingungen zu optimieren. Eine wei- tere Herausforderung ist die wirtschaftliche Aufarbeitung der Substanzen aus der Fermentationsbrühe. Viele Tenside sind zudem Schaumbildner, was den Fermentationsprozess stören kann und folglich kontrolliert werden muss. Vorteile von Biotensiden Im Vergleich zu herkömmlich hergestellten Tensiden aus erd- ölbasierten Rohstoffen sind Biotenside bei häufig besseren Tensideigenschaften nur wenig toxisch, biokompatibel und biologisch abbaubar. Sie können zudem eine komplexere Struktur aufweisen und besitzen damit ein größeres Wir- kungsspektrum. Viele Biotenside wirken antimikrobiell, was sie als Bestandteil von Reinigungsmitteln für die Haut interessant macht. Einige Biotenside sind gute Schaumbildner und binden Schmutz, weshalb sie in Duschgels, Shampoos oder Handspül- mitteln vorkommen. Bioaktive Wirkungen auf menschliche Zellen machen Biotenside auch für den pharmazeutischen Be- reich interessant. Biotensid-Varianten für Anwendungstests Die MEL und CL werden je nach verwendetem Mikroorganis- mus in unterschiedlichen Varianten gebildet. Um möglichst viele dieser Varianten isolieren zu können, wurden bislang CHEMIE 1 2