Maximierung des Potenzials von Mikroalgen für die Produktion von essenziellen Aminosäuren
Die auch unter dem Namen Blaualgen bekannten Cyanobakterien sind die einzigen Prokaryoten, die eine sauerstoffentwickelnde Photosynthese vom Pflanzentyp betreiben. Sie können in Süßwasser oder auch in Meerwasser kultiviert werden. Etliche Cyanobakterien wachsen sehr schnell mit mehreren Zellverdoppelungen pro Tag, einige können im Gegensatz zu eukaryotischen Algen sogar ihren Stickstoffbedarf aus Luftstickstoff abdecken. Schon heute werden Cyanobakterien im großen Maßstab kultiviert, z.B. um Nahrungszusätze wie Vitamine und essenzielle Fettsäuren für den menschlichen Verzehr oder für Fischfarmen zu produzieren.
Cyanobakterien bilden den Speicherstoff Cyanophycin, ein nicht-wasserlösliches Polymer aus den beiden Aminosäuren L-Aspartat und L-Arginin. Dieses Polymer hat verschiedene Nutzungsmöglichkeiten, u.a. kann daraus reines L-Arginin gewonnen werden. In diesem Projekt wurden die Grundlagen der Cyanophycinproduktion durch Cyanobakterien erforscht, um und eine effiziente Produktionsstrategie zu etablieren.
Folgende Ergebnisse wurden erreicht:
- Herstellung und Charakterisierung von zwei cyanobakteriellen Produktionsstämmen für Cyanophycin
- Nutzung eines neuen Photobioreaktordesigns für die Cyanophycin-Produktion mit erreichten Ausbeuten von über 1 Gramm Cyanophycin pro Liter Zellkultur
- Herstellung und Charakterisierung eines cyanobakteriellen Produktionsstamms für Glutamin
- Evaluierung und Etablierung eines PCR-basierten Systems zur Detektion von bakteriellen Kontaminanten
- Transkriptomik-gestützte Analysen von Regulationssystemen in der zellulären Antwort auf Stickstoffverfügbarkeit
Durch die interdisziplinäre Zusammenarbeit unserer Arbeitsgruppen mit komplementärer Expertise in Biochemie, Molekularbiologie, Mikrobiologie und Prozessoptimierung gelang es uns ein sehr effizientes Produktionssystem für das Biopolymer Cyanophycin zu etablieren.
| Projekttitel | Cyanofood - Strategien zur Maximierung des Potentials von Mikroalgen für die Produktion von essentiellen Aminosäuren in Photobioreaktoren |
| Institutionen | Universität Freiburg, Universität Tübingen, Karlsruher Institut für Technologie (KIT) |
| Beteiligte Wissenschaftler | Prof. Dr. Annegret Wilde, Prof. Dr. Wolfgang Hess, Luca Lippi (Uni Freiburg) Prof. Dr. Karl Forchhammer, Björn Watzer (Uni Tübingen) Prof. Dr.-Ing. Clemens Posten, Dipl.-Ing. Andreas Trautmann (KIT) |
| Projektstatus | abgeschlossen |