Kokultivierung von Pilzen zur Hydrolyse von Agrarreststoffen

(M.Sc. Fabian Mittermeier)

Um pflanzliche Reststoffe in biotechnologischen Produktionsprozessen nutzen zu können, müssen die darin enthaltenen Biopolymere wie beispielsweise Cellulose, Hemicellulose, Pektin und Proteine zunächst in ihre Monomere (Zucker und Peptide/Aminosäuren) zerlegt werden. Dies kann durch geeignete hydrolytische Enzymmischungen erfolgen, die üblicherweise mit unterschiedlichen filamentösen Pilzen hergestellt werden.

Jeder mikrobielle Enzymproduzent ist dabei auf eine bestimmte Gruppe hydrolytischer Enzyme wie beispielsweise Cellulasen oder Hemicellulasen spezialisiert, die jeweils besonders effizient produziert werden können. Damit sind jedoch mehrere unterschiedliche Produktionsprozesse zur Herstellung der erforderlichen Enzymmischungen notwendig.

Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens soll daher die Herstellung von hydrolytischen Enzymmischungen zur Aufspaltung von Biopolymeren in pflanzlichen Reststoffen durch eine Kokultivierung von geeigneten filamentösen Pilzen in einem einzigen Verfahrensschritt erfolgen. Hierzu müssen zur Kokultivierung geeignete komplementäre Enzymproduzenten ausgewählt, die Wechselwirkungen zwischen den ausgewählten Pilzen im Bioreaktor untersucht und ein neuartiges Verfahren zur effizienten Herstellung von optimalen Enzymmischungen zur Totalhydrolyse von pflanzlichen Reststoffen ausgearbeitet werden.

Da bei einer Totalhydrolyse eine breite Mischung unterschiedlichster Zuckermonomere und Peptide erzeugt wird, bieten sich nachfolgend mikrobielle Produktionsorganismen mit sehr breitem Substratspektrum zu deren Verwertung an. Dies soll abschließend mit ölbildenden Hefen untersucht werden, wobei eine möglichst vollständige Umsetzung des Hydrolysats zu besonders wertvollen mikrobiellen Ölen angestrebt wird.

Publikationen

  • Mittermeier F, Hafner N, Xypolia Vasila K, Weuster-Botz D (2023): Co-cultivation of Aspergillus niger and Trichoderma reesei enables efficient production of enzymes for the hydrolysis of wheat bran. Chem Ing Tech 95: 565-575.
  • Mittermeier F, Bäumler M, Arulrajah P, García Lima JJ, Hauke S, Stock A, Weuster-Botz D (2023): Artificial microbial consortia for bioproduction processes. Eng Life Sci 23: e2100152.