Industrielle Bierhefe mit neuem Enzym aufgerüstet
Pflanzenabfall Xylose wird von genetisch veränderten Hefen direkt zu Ethanol vergoren
In industriellen Fermentationsprozessen wird Ethanol für gewöhnlich mit Bierhefe hergestellt. Allerdings können die Mikroorganismen von Natur aus nur hochwertige Glucose verdauen, während die ebenfalls in Pflanzen vorkommende D-Xylose und L-Arabinose als Abfälle anfallen. Eckhard Boles, Professor an der Goethe-Universität und Mitbegründer des Schweizer Biosprit-Entwicklers Butalco GmbH, ist es nun gelungen, industriell genutzte Hefe so zu modifizieren, dass sie Xylose durch Einfügen eines einzigen neuen Schrittes direkt zu Ethanol vergärt. Das Verfahren ist inzwischen zum Patent angemeldet. Nachdem Boles bereits Hefestämme entwickelt hat, die Arabinose zu Ethanol verarbeiten, zeichnet sich eine höchst effiziente Verwertung von Pflanzen für die Herstellung von Biosprit ab. Der Vorteil: sie ist nicht auf Pflanzen wie Mais oder Getreide angewiesen, die einen hohen Anteil an Glucose, Saccharose oder Stärke enthalten, und tritt daher nicht in Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion.
"Bisher galt es unter Genetikern als aussichtslos, Bierhefe mit einem bestimmten bakteriellen Enzym auszustatten, dass sie befähigt, Xylose zu fermentieren", erklärt Boles, "weil alle Versuche dazu fehlgeschlagen waren". Der Frankfurter Forscher ließ sich jedoch nicht abschrecken. Dawid Brat und Beate Wiedemann aus seiner Gruppe bauten nach und nach 12 in einer Gendatenbank verzeichnete Gene von Bakterien, die für das gewünschte Enzym (Xylose Isomerase) codieren, in Hefezellen ein - und wurden fündig. Die Hartnäckigkeit zahlte sich in doppelter Weise aus: Zum einen konnten die Forscher damit eine Alternative zu anderen bereits patentierten Verfahren finden. Zum anderen wird die Herstellung von Ethanol in dem neuen Verfahren nicht durch anfallende Nebenprodukte (Xylitol) gehemmt, die normalerweise die Effizienz von Industriehefen reduzieren. "Das ist ein wirklicher Durchbruch für die industrielle Herstellung von Ethanol aus Pflanzenabfällen", sagt Boles, der das Verfahren nun kommerzialisieren möchte.
Originalveröffentlichung: Dawid Brat, Eckhard Boles, and Beate Wiedemann; "Functional expression of a bacterial xylose isomerase in Saccharomyces cerevisiae"; Appl. Environ. Microbiol. 2009
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