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Im Rahmen der BMBF-Strategie BioÖkonomie 2030 verfolgt PRO-SUGAR das Ziel, mittels molekularbiologischer und genetischer Methoden neue industrielle Produktions- und Anwendungsmöglichkeiten für grüne Chemikalien aus landwirtschaftlichen und forstlichen Abfallströmen zu entwickeln.
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Im Fokus von PRO-SUGAR stehen dabei Abfälle, die reich am pflanzlichen Zellwandbaustein Pektin sind. Dafür eignen sich insbesondere Reste aus der Obst- und Gemüseverarbeitung, wie z.B. Apfeltreber und Zuckerrübenschnitzel. Der darin enthaltene Hauptzuckerbestandteil, die D-Galakturonsäure, soll in einem zweistufigen Prozess mit Hilfe optimierter Pilzstämme erst herausgelöst, und im Zuge einer Biokonversion anschließend gezielt zu vielseitig einsetzbaren Plattformchemikalien – sogenannten Polyhydroxysäuren – umgewandelt werden. Diese ähneln in ihrer Struktur derzeit konventionell hergestellten Säuerungsmitteln, Stabilisatoren und Backtriebmitteln der Lebensmittel- und Kosmetikindustrie, versprechen aber neue, funktionelle Eigenschaften zu besitzen und haben durch die nachhaltige Produktionsweise aus nachwachsenden Rohstoffen einen ökologischen Mehrwert.
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An der Professur für Holz-Bioprozesse wird dabei insbesondere Strain-Engineering in Aspergillus niger betrieben, um eine effizientere enzymatische Depolymerisierung pektinreicher Biomasse zur industriellen Galakturonsäure-Bereitstellung zu realisieren. Neben gezieltem Transkriptionsfaktor-Engineering und selektiven Anpassungen im Galakturonsäure-Stoffwechsel werden dabei auch aktuelle Technologien wie CRISPR/Cas9 zur Genomeditierung eingesetzt. In Kooperation mit der Goethe-Universität Frankfurt am Main werden weiterhin Hefestämme zur Biotransformation der Galakturonsäure zu Polyhydroxysäuren entwickelt. Der Lehrstuhl für Bioverfahrenstechnik an der TU München entwickelt und betreut die verfahrenstechnische Umsetzung der Galakturonsäure-Gewinnung sowie deren Biotransformation.
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Laufzeit
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2017-2020
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Bearbeitung
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Kevin Schmitz (TUM, Holz-Bioprozesse), Dominik Schäfer (TUM, Bioverfahrenstechnik), Simon Harth (Goethe-Universität Frankfurt a.M., Physiologie und Genetik niederer Eukaryoten), Jacqueline Wagner (TUM, Bioverfahrenstechnik), Dr. Mislav Oreb, (Goethe-Universität Frankfurt a.M., Physiologie und Genetik niederer Eukaryoten), Prof. Dr.-Ing. Dirk Weuster-Botz (TUM, Lehrstuhl für Bioverfahrenstechnik), Prof. Dr. J. Philipp Benz (TUM, Professur Holz-Bioprozesse)
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Finanzierung
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Partner
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