Biomasseabbau durch Pilzenzyme

Pilzsekretome bewirken effizienten Ligninaufschluss

Höhere Pilze ernĂ€hren sich, indem sie Enzyme in ihre Umgebung abgeben, damit organisches Material zersetzen und schließlich die so erhaltenen NĂ€hrstoffe aufnehmen. Diese nach außen sezernierten, extrazellulĂ€ren Enzyme, das sogenannte Sekretom, ermöglichen auch den Abbau verholzter Biomasse, deren ZellwĂ€nde aus vernetzten MakromolekĂŒlen bestehen und die daher fĂŒr einen chemischen Abbau nur schwer zugĂ€nglich sind.

In einem Kooperationsprojekt der Technischen UniversitĂ€t Dortmund, der Protagen AG, Dortmund, und des Internationalen Hochschulinstitutes, Zittau, gelang es, Pilzenzyme fĂŒr 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-zellulĂ€ren Enzyme abzentrifugiert, gereinigt, konzentriert und analysiert. Anschließend wurden charakteristische SchlĂŒsselenzyme des Lignocelluloseabbaus als Rohextrakt produziert und in zellfreien ReaktionsansĂ€tzen erfolgreich zum Abbau von fein gemahlenem Rapsstroh eingesetzt.

Eine Kombination dieser SchlĂŒsselenzyme mit kommerziell erhĂ€ltlichen Pilzenzymen zeigte eine synergistische Wirkung der einzelnen Komponenten. Somit lieferte das interdisziplinĂ€re Forschungsprojekt erste effektive »Enzym-cocktails« fĂŒr den Lignocelluloseabbau.

Produktion lignocellulytischer Enzyme durch den Pilz Xylaria polymorpha im 10-Liter-RĂŒhrkesselreaktor

DarĂŒber hinaus bilden die Untersuchungen im Rahmen des Projektes die Grundlage fĂŒr eine zukĂŒnftige biotechnologische Produktion der charakterisierten Pilzenzyme in ausgewĂ€hlten Mikroorganismen und damit den Einsatz von maßgeschneiderten »Enzym-cocktails« im großen Maßstab.

Auf diese Weise könnten Stroh- und HolzabfĂ€lle aus Landwirtschaft, Holzwirtschaft und Papierherstellung chemikalienfrei abgebaut werden und damit fĂŒr eine weitere stoffliche und energetische Verwertung zur VerfĂŒgung stehen. Je nach ausgewĂ€hltem Enzym ließen sich so beispielsweise Spezialchemikalien bereitstellen, Zellstoff fĂŒr die Papierherstellung bleichen oder Bioethanol produzieren.

Höhere Pilze (hier: Pleurotus sapidus) zersetzen organisches Material mittels extrazellulÀrer Enzyme.

Projektthema:
Förderschwerpunkt Biotechnologie: Pilzsekretome zum effizienten Ligninaufschluss

ProjektdurchfĂŒhrung:
Technische UniversitÀt Dortmund
Emil-Figge-Straße 68
44227 Dortmund
Ansprechpartner: Prof. Holger Zorn,
Justus-Liebig-UniversitĂ€t 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