Anwendbarkeit biologischer Tenside wird erweitert
Tenside sind oberflächenaktive Substanzen und verringern die Oberflächenspannung. Sie sind in verschiedenen Aspekten unseres alltäglichen Lebens - insbesondere in Reinigungsmitteln und Kosmetika - präsent, zu deren Herstellung hauptsächlich nicht erneuerbare petrochemische Ressourcen angewandt werden. Mit dem Ersatz petrochemisch abgeleiteter Tenside durch biologische Stoffe dieser Art kann die Umweltbelastung deutlich reduziert werden, da diese beispielsweise besser biologisch abbaubar im Abwasser und weniger giftig für die Umwelt sind sowie erneuerbare Ressourcen genutzt werden. Noch behindert die begrenzte Artenvielfalt der natürlich vorkommende Biotenside deren umfassenderen Einsatz. Daher ging das Projekt BIOSURFING (New-to-nature biosurfactants by metabolic engineering: Production and application) an den Start, um die strukturelle Vielfalt von kommerziell verfügbaren Biotensiden zu verbessern. Die Projektpartner entwickelten die Hefe Starmerella bombicola, die besonders gut für die Herstellung von Glykolipid-Biotensiden geeignet ist. Ziel war es, den Bereich der nützlichen Glykolipide über die natürliche Vielfalt hinaus zu erweitern und maßgeschneiderte Glykolipide mit neuen und besseren physikalischen und chemischen Eigenschaften herzustellen. Zunächst wurden vier neue Stämme von S. bombicola entwickelt und erforscht. Die modifizierten Fermentationsprozesse der Hefen wurden maßstabsgetreu übertragen und es wurden einige Veränderungen im Sinne eines wirtschaftlichen, aber produktiven Mediums und der Fermentationsparameter und zur Minimierung der Schaumproduktion vorgenommen. Da naturfremde neue Verbindungen andere Eigenschaften als ihre natürlichen Pendants haben, wurde für einen bestimmten Stamm ein neues Verfahren zur Produktrückgewinnung und -reinigung entwickelt und wurden weitere auf Basis der tolerierbaren Werte der Erzeugung von Verunreinigungen dementsprechend angepasst. Partner bewerteten Proben und gaben Feedback, das Grundlage weiterer Modifikationen war. Die gewonnenen Erkenntnisse über die erforderliche Reinheit und die technischen Daten wurden angewandt, um neue Methoden zur Überwachung und zur Entfernung von Verunreinigungen zu entwickeln, was in qualitativ hochwertigen Produkten resultierte. Mehrere Anwendungen einschließlich des Einsatzes als allgemeine Tenside, Kosmetika und Reinigungsmittel wurden erkundet. Die Forscher betrachteten außerdem die biologischen Eigenschaften und das Verhalten im nano- und mesomolekularen Maßstab sowie erkundeten Genome, Transkriptome und Proteome neuartiger Hefestämme und entwickelten komplexere Modifikationen. Die Bereitstellung von maßgeschneiderten Glykolipidbiotensid-Strukturen durch Bioengineering im Rahmen von BIOSURFING auf eine Weise, die derzeit nur mit erdölbasierten Tensiden mögliche ist, könnte den Tensidmarkt revolutionieren. Diese Fortschritte werden eine Tür hin zu neuen Anwendungen und Prozessen öffnen, welche die Umweltbelastung erheblich reduzieren werden.
Schlüsselbegriffe
Biotenside, BIOSURFING, metabolisches Engineering, Starmerella bombicola, Glykolipide
