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Pilzliche Produktionssysteme zur Verwertung pektinreicher landwirtschaftlicher Reststoffe

Gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) ist es unser Ziel, neue Lösungen für die Bereitstellung bio-basierter Chemikalien aus erneuerbaren Ressourcen zu finden. Dazu vereinen wir die Expertise unserer Konsortiums-Mitglieder aus den Bereichen der Biotechnologie und der Bioverfahrenstechnik. Indem wir uns auf landwirtschaftliche Restströme aus der Obst- und Gemüseverarbeitung konzentrieren, vermeiden wir Wettbewerb um Ausgangsstoffe, die auch als Lebensmittel Verwendung finden könnten. Gleichzeitig ergänzen wir einen innovativen, mehrwertbringenden Schritt zur bestehenden Kaskadennutzung dieser Ressourcen.

Die von uns eingesetzten Agrar-Reststoffe sind besonders reich an Pektin und Hemicellulose und somit eine ideale Basis für eine Vielzahl von chemischen Stoffen, die aus den anteilmäßig häufigsten Zuckern wie D-Galakturonsäure und Arabinose gewonnen werden können. Diese finden beispielsweise Anwendung in der Lebensmittel- oder Kosmetikindustrie sowie darüber hinaus.

Pilzliche Biokonversion von Pentosezuckern aus Zuckerrübenschnitzeln zur Produktion von Xylitol

Anknüpfend an das Vorgänger-Projekt „PRO-SUGAR“, in dem die D-Galakturonsäure aus dem Pektinanteil von Apfeltrester und Zuckerrübenschnitzeln verfügbar gemacht und in Polyhydroxysäuren transformiert wurde, behandelt das Folgeprojekt „PRO-SUPER“ einen weiteren Zucker-Baustein zur vollständigen Nutzung dieser Reststoffe. Durch den enzymatischen Abbau der Hemicellulose in den pflanzlichen Zellwänden zusätzlich zum Pektin können Pentosezucker, wie Arabinose und Xylose, als weitere Ausgangsstoffe für die pilzliche Biokonversion freigesetzt werden. Die freigesetzten Pentosen sollen dann zu Xylitol umgewandelt werden, welches z.B. als Süßungsmittel Einsatz findet. Der Zuckeralkohol besitzt nahezu dieselbe Süßkraft wie Saccharose, hierbei aber nur ein Bruchteil der Kalorien. Auch wird Xylitol für die Prophylaxe von Karies geschätzt und besitzt einen geringeren glykämischen Index als Saccharose. Die industrielle Herstellung von Xylitol beruht zurzeit auf einer kosten- und energieintensiven chemischen Katalyse. Das Ziel bei dem Projekt „PRO-SUPER“ ist es, eine ökologisch und ökonomisch ressourcenschonendere Option zu entwickeln.

Sacharomyces cerevisiae-basierte Fermentation von D-Galakturonsäure zu L-Ascorbinsäure und Ascorbylpalmitat

In der Laufzeit von "PRO-SUGAR" wurde die Produktion von L-Galactono-γ-Lacton (L-GgL) aus D-Galakturonsäure durch das Engineering von Saccharomyces cerevisiae und Optimierung von Fermentationsverfahren erreicht. In "PRO-SUPER" soll dieses als neues Ausgangssubstrat für die weitere Transformation zu L-Ascorbinsäure (L-AA) und Ascorbylpalmitat genutzt werden. L-AA ist ein essentielles Vitamin für den Menschen und viele andere Tiere. Des Weiteren wird sie als Lebensmittelzusatz auf Grund ihrer antioxidativen Eigenschaften in vielen Produkten eingesetzt. Ascorbylpalmitat kann hingegen als Antioxidans in fetthaltigen Lebensmitteln und Kosmetika eingesetzt werden und ist auf der ganzen Welt als Lebensmittelzusatz anerkannt (E304).