Umweltschonende Gewinnung von pharmazeutischem Zucker

Aufgrund seiner entzündungshemmenden, wundheilenden und antiallergischen Eigenschaften wird der Zucker L-Fucose sowohl in der Pharmazie als auch in der Kosmetik eingesetzt. L-Fucose ist ein Einfachzucker (Monosaccharid), der im Vergleich zu Zuckern wie Glucose oder Fructose in der Natur eher selten zu finden ist. Wie eine große Zahl weiterer Einfach- und Mehrfachzucker erfüllt die L-Fucose im Stoffwechsel zentrale Funktionen in der molekularen Erkennung und zellulären Kommunikation. Sie wird zur Behandlung einer seltenen Erbkrankheit eingesetzt und soll auch zur Vorbeugung von Infektionen der Atemwege von Patienten, die unter Mukovis-zidose leiden, zugelassen werden.

Jährlich werden mehrere hundert Tonnen L-Fucose zu einem Preis von etwa 1 000 €/kg gehandelt. Der überwiegende Teil davon wird aus maritimen Braunalgen (Seetang- bzw. Kelpwäldern) extrahiert. Für die Gewinnung von 1 kg L-Fucose benötigt man rund 40 t Seetang – verbunden mit erheblichen Umweltbelastungen, die  sowohl die Nutzung der Seetangwälder als auch das Extraktionsverfahren problematisch erscheinen lassen. Ein alternatives, chemisches Syntheseverfahren beinhaltet ebenfalls aufwendige Extraktionen und einen vielstufigen Syntheseprozess. Je nach Verfahren werden hier chrombasierte Oxidationsmittel verwendet, halogenierte Lösungsmittel eingesetzt oder große Mengen Abfall produziert.

Die Jennewein Biotechnologie GmbH beabsichtigt einen effizienten, technisch konkurrenzfähigen Fermentationsprozess für die Herstellung von freier L-Fucose aus einer gut verfügbaren Kohlenstoffquelle, wie etwa Glycerin, zu entwickeln. Dazu soll der vorhandene Stoffwechselweg der L-Fucosesynthese in einem Mikroorganismus so geändert und optimiert werden, dass L-Fucose in möglichst reiner Form produziert wird. Zudem möchten die Forscher beim Aufreinigungsverfahren der Fucose aus dem Fermentationsmedium auf den Einsatz von organischen Lösungsmitteln, Säuren und giftigen Salzen möglichst vollständig verzichten und statt dessen effiziente und umweltfreundliche Sprühtrocknungs- und Granulationsverfahren einsetzen.

Das Entwicklungsziel stellt eine umweltfreundliche Alternative zu der heute praktizierten Extraktion von L-Fucose aus maritimen Braunalgen oder zu chemischen und chemo-enzymatischen Syntheseverfahren dar. Der Einsatz von organischen Lösungsmitteln, Säuren und giftigen Salzen entfällt. Die verfolgte Alternative leistet damit auch einen bedeutenden Beitrag zum Schutz maritimer Ökosysteme.

Projektthema:
Entwicklung eines umweltfreundlichen Fermentationsverfahrens für die Herstellung von L-Fucose

Projektdurchführung:
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