CYANOFOOD - Strategien zur Maximierung des Potenzials von Mikroalgen für die Produktion von essenziellen Aminosäuren in Photobioreaktoren

Das Ziel unseres Teilprojektes innerhalb des Forschungsverbundes „Integrierte Nutzung von Mikroalgen“ ist es, die effiziente und wirtschaftliche Produktion von essenziellen Aminosäuren mit Hilfe von phototrophen Mikroorganismen zu erforschen und zu etablieren. Modellorganismen sind in diesem Teilprojekt prokaryotische Cyanobakterien (Blaualgen), die sich sehr schnell vermehren, teilweise ihren Stickstoffbedarf aus der Luft decken und auch in Meerwasser hervorragend wachsen können. Cyanobakterien bilden den Speicherstoff Cyanophycin, ein nicht-wasserlösliches Polymer aus den beiden Aminosäuren L-Aspartat und L-Arginin. Aus diesem Polymer kann reines L-Arginin gewonnen werden. L-Arginin wird als Nahrungsergänzungsmittel eingesetzt, u.a. zum Muskelaufbau oder auch als Tierfutterzusatz. Nach Abspaltung des Arginins bleibt vom Polymer Cyanophycin die reine Poly-L-Aspartatkette übrig. Es handelt sich um ein vollständig biologisch abbaubares, nicht toxisches Polymer, das in Industrie und Landwirtschaft vielfältig verwendbar ist unter anderem als Ersatzstoff für biologisch nicht abbaubare Polyacrylate, die als Enthärtungsmittel in Detergenzien oder als Dispersionsmittel in Wasch- und Reinigungsmitteln eingesetzt werden. Der weltweite Bedarf an nicht abbaubaren Polyacrylaten beträgt z. Z. 265.000 Tonnen pro Jahr. In der Landwirtschaft kann Polyaspartat eingesetzt werden, um Nährstoffaufnahme durch die Pflanzen und damit Ertrag und Düngemitteleffizienz zu steigern. Schwerpunktmäßig sollen in diesem Teilprojekt folgende Fragestellungen bearbeitet werden: (i) Identifizierung von Cyanobakterien mit hoher Cyanophycinakkumulation und gezielte Züchtung von optimierten Produktionsstämmen; (ii) Optimierung der Wachstumsbedingungen in Photobioreaktoren; (iii) Identifizierung von Stressfaktoren und bottlenecks in der Algenkultivierung durch molekularbiologische Untersuchungen; (iv) Etablierung eines Qualitätssicherungssystem zur Kontrolle von Algenkulturen für die Verwendung in der Lebensmittelindustrie. Die Organisation unseres Projektes ist transdisziplinär und integriert grundlegendes biochemisches, molekularbiologisches und mikrobiologisches Know-how mit der Expertise in der Algenkultivierung. Ein weiteres Ziel des Teilprojektes ist die Vernetzung von Arbeitsgruppen in Baden-Württemberg mit spezieller Expertise in grundlagen-orientierter Forschung an Cyanobakterien mit Arbeitsgruppen, die Prozesse der Mikroalgenproduktion und deren lebensmitteltechnologische Nutzung erforschen. Das Projekt wird durchgeführt von zwei Arbeitsgruppen der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg sowie von zwei Kooperationspartnern der Universität Tübingen und des Karlsruher Instituts für Technologie.  

Projektbeginn: 01.10.2014
Projektende: 30.09.2017

Annegret Wilde

Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Institut für Biologie III
Molekulare Genetik der Prokaryoten
Schänzlestr. 1
79104 Freiburg

Telefon: ++49-761-203-97828
Fax: ++49-761-203-2745
Email: annegret.wilde@biologie.uni-freiburg.de
https://www.bakteriengenetik.uni-freiburg.de/

Wolfgang Hess Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Karl Forchhammer Universität Tübingen Clemens Posten KIT

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