Seifenblasen aus Holz

Mikrobielle Produktion von Biotensiden

04.10.2020 Tenside sind nicht nur für die Herstellung von Seifen, Waschmitteln und Kosmetika wichtig, sondern spielen auch in vielen industriellen Prozessen eine große Rolle. Hergestellt werden sie allerdings zum großen Teil aus fossilen Rohstoffen.

Seifenblase

Bild: Lake Stylez – Adobe Stock

Die waschaktiven Substanzen bewirken, dass zwei eigentlich nicht miteinander mischbare Flüssigkeiten wie Öl und Wasser fein vermengt werden können. Fettiger Schmutz lässt sich so mit Wasser abspülen. Die Natur liefert ein breites Spektrum an Biotensiden, die in Bezug auf Tensidwirkung, Abbaubarkeit und Nachhaltigkeit synthetischen Tensiden vergleichbar oder überlegen und daher für viele Anwendungsbereiche, gerade auch in der Industrie, interessant sind. Aufgrund der hohen Produktionskosten werden sie aber bisher nur in Nischenbereichen eingesetzt.

Das Bakterium Pseudomonas aeruginosa produziert natürlicherweise sogenannte Rhamnolipide. Diese gehören zu den Glykolipiden, den am weitesten verbreiteten Biotensiden. Sie bestehen aus einem Zuckerbaustein und einer Fettsäure. Handelt es sich bei dem Zucker um Rhamnose, spricht man von Rhamnolipiden. Dass P. aeruginosa Biotenside produzieren kann, ist zwar schon länger bekannt, allerdings sind Bakterien dieser Art auch potenzielle Krankheitserreger, die noch dazu für ihre verbreitete Antibiotikaresistenz gefürchtet sind. Außerdem produziert P. aeruginosa die Rhamnolipide nur unter limitierten Wachstumsbedingungen. Daher ließ sich dieser Prozess bislang nicht wirtschaftlich industriell nutzen.

Einen attraktiven mikrobiellen Herstellungsprozess für Rhamnolipide haben Forscher*innen der Universität Hohenheim, der Universität Ulm und der Technischen Universität Braunschweig entwickelt, gefördert vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft. Den Forschenden ist es gelungen, die Fähigkeit zur Rhamnolipid-Synthese auf das nicht human-pathogene Bakterium Pseudomonas putida zu übertragen. Im Verbundprojekt „Rhamnolipide dritter Generation – hergestellt auf Basis von Xylose“ haben sie P. putida so modifiziert, dass es den Zucker Xylose und andere Zucker aus Hydrolysefraktionen aus der Holzverarbeitung als Substrat nutzen kann.

Nebenprodukte werden ökonomisch attraktiv

Dabei haben die Wissenschaftler auch große Fortschritte beim Optimieren des Fermentationsprozesses erzielt. Nebenprodukte aus der Holzverarbeitung werden so für mikrobielle Produktionswege ökonomisch attraktiv. Als Ausgangsstoffe zur industriellen Herstellung von Rhamnolipiden eröffnen sie eine neue Wertschöpfung für Lignocellulose auch aus deutschen Wäldern.

Als Partner war Evonik Industries in die Arbeiten involviert, als weltweit erstes Unternehmen, das biotechnologisch hergestellte Tenside in industriellen Mengen produzieren konnte. In Realversuchen haben die Bakterienstämme mit dem neu erworbenen Trick zur Produktion von Biotensiden ihre Leistungsfähigkeit unter Beweis gestellt.[ak]

 

Heftausgabe: Pharma+Food Oktober 2020

Über den Autor

Ansgar Kretschmer, Redaktion
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