Maßgeschneiderte biobasierte Inhaltsstoffe für eine wettbewerbsfähige Bioökonomie: Verbundvorhaben "Pilzliche Produktionssysteme zur Verwertung pektinreicher landwirtschaftlicher Reststoffe" (PRO-SUPER) - Teilprojekt A

Abstract

Im Projekt PRO-SUPER wurde die biotechnologische Nutzung von Zuckerrübenschnitzeln (SBP), einem pektinreichen landwirtschaftlichen Reststoff, weiterentwickelt. Aufbauend auf dem Vorgängerprojekt PRO-SUGAR, in dem bereits D-Galacturonsäure aus SBP gewonnen und in wertvolle Zwischenprodukte wie L-Galactonat und L-Galactono-γ-Lacton umgewandelt wurde, zielte PRO-SUPER auf eine noch umfassendere stoffliche Verwertung ab. Im Fokus standen die biotechnologische Herstellung von L-Ascorbinsäure (Vitamin C) sowie die Etablierung eines Systems zur Umwandlung der Pentosen L-Arabinose und D-Xylose in Xylitol – einem gefragten, insulinunabhängigen Zuckerersatzstoff. Ein Schwerpunkt des Teilprojekts A lag auf der Optimierung der enzymatischen Hydrolyse von SBP durch den filamentösen Ascomyzeten Aspergillus niger, um die Freisetzung von L-Arabinose und D-Xylose zu verbessern. Dabei wurde insbesondere die Beeinflussung der Enzymproduktion durch leicht verstoffwechselbare Zucker wie Glukose untersucht, die über Kohlenstoff-Katabolitrepression hemmend wirken können. Die anschließende Biokonversion von L-Arabinose zu Xylitol stellte eine besondere Herausforderung dar, da dieser Weg komplexer ist als jener über D-Xylose und bislang nicht in filamentösen Pilzen etabliert war. Durch gezielte genetische Eingriffe konnte der Xylitol-Abbau in A. niger blockiert und damit eine Anreicherung erreicht werden. In Kombination mit Strategien zur verbesserten Sekretion wurde ein vielversprechender Ansatz zur Entwicklung einer nachhaltigen Zellfabrik für Xylitol aus arabinanreichen Reststoffen geschaffen. Dies trägt zur effizienteren Nutzung agrarischer Nebenprodukte und zur Reduktion umweltschädlicher Produktionsverfahren bei.