Biomasseabbau durch Pilzenzyme
Höhere Pilze ernähren sich, indem sie Enzyme in ihre Umgebung abgeben, damit organisches Material zersetzen und schließlich die so erhaltenen Nährstoffe aufnehmen. Diese nach außen sezernierten, extrazellulären Enzyme, das sogenannte Sekretom, ermöglichen auch den Abbau verholzter Biomasse, deren Zellwände aus vernetzten Makromolekülen bestehen und die daher für einen chemischen Abbau nur schwer zugänglich sind.
In einem Kooperationsprojekt der Technischen Universität Dortmund, der Protagen AG, Dortmund, und des Internationalen Hochschulinstitutes, Zittau, gelang es, Pilzenzyme für den biotechnologischen Biomasseabbau nutzbar zu machen.
Dazu wurden die beiden Pilzarten Pleurotus sapidus und Xylaria polymorpha auf Rapsstroh als verholztem organischem Material (Lignocellulose) kultiviert und ihre extra-zellulären Enzyme abzentrifugiert, gereinigt, konzentriert und analysiert. Anschließend wurden charakteristische Schlüsselenzyme des Lignocelluloseabbaus als Rohextrakt produziert und in zellfreien Reaktionsansätzen erfolgreich zum Abbau von fein gemahlenem Rapsstroh eingesetzt.
Eine Kombination dieser Schlüsselenzyme mit kommerziell erhältlichen Pilzenzymen zeigte eine synergistische Wirkung der einzelnen Komponenten. Somit lieferte das interdisziplinäre Forschungsprojekt erste effektive »Enzym-cocktails« für den Lignocelluloseabbau.
Darüber hinaus bilden die Untersuchungen im Rahmen des Projektes die Grundlage für eine zukünftige biotechnologische Produktion der charakterisierten Pilzenzyme in ausgewählten Mikroorganismen und damit den Einsatz von maßgeschneiderten »Enzym-cocktails« im großen Maßstab.
Auf diese Weise könnten Stroh- und Holzabfälle aus Landwirtschaft, Holzwirtschaft und Papierherstellung chemikalienfrei abgebaut werden und damit für eine weitere stoffliche und energetische Verwertung zur Verfügung stehen. Je nach ausgewähltem Enzym ließen sich so beispielsweise Spezialchemikalien bereitstellen, Zellstoff für die Papierherstellung bleichen oder Bioethanol produzieren.
Projektthema:
Förderschwerpunkt Biotechnologie: Pilzsekretome zum effizienten Ligninaufschluss
Projektdurchführung:
Technische Universität Dortmund
Emil-Figge-Straße 68
44227 Dortmund
Ansprechpartner: Prof. Holger Zorn,
Justus-Liebig-Universität Gießen
Holger.Zorn@Icb.chemie.uni-giessen.de
Protagen AG
Otto-Hahn-Straße 15
44227 Dortmund
Telefon 0231|9742-6300
info@protagen.de
www.protagen.de
Internationales Hochschulinstitut (IHI) Zittau
Markt 23
02763 Zittau
Telefon 03583|612700
info@ihi-zittau.de
www.ihi-zittau.de
AZ 13199