Themen
Einzelansicht

29. 11. 2021
Verfasst von: Ralf G. Berger

Wertstoffe für Naturkosmetika aus Bioprozessen

Mikroskopisches Bild von Mikroalgen © LCI/Universität Hannover
Die Mikroalge (Labyrinthulomyceten) kann in einem biotechnischen Prozess Triterpene als wertvolle Naturstoffe für Kosmetik- und Pharmaprodukte produzieren.

Naturstoffe sind unverzichtbare Komponenten in der Kosmetik- und Pharmaindustrie. Zu diesen Wertstoffen zählen Triterpene wie Squalen als Hauptbestandteil von Pflanzen- und Fischölen. Ein bioökonomisches Verfahren soll die klassische Extraktion aus Fischöl ersetzen. Der nachhaltige Bioprozess nutzt marine Mikroalgen als Produktionsorganismen, nachwachsende Rohstoffe oder organische Nebenströme als Substrat, ist kostengünstig und erhält die Biodiversität.

Nachhaltig, kostengünstig, umweltschonend produzieren

Hochwertige Naturstoffe wie Squalen, Oleanol- und Ursolsäure (Triterpene) haben zahlreiche Anwendungsfelder: Sie werden als Feuchthalte- und Konservierungsmittel, Entzündungshemmer, Leberschutzstoff bis hin zur Unterstützung der Nervenregeneration benötigt. In Verbindung mit Emulgatoren bewährt sich Squalen als Adjuvans in Grippe-Impfstoffen; die Nutzung in Covid-19 Impfstoffen wird diskutiert. Die Chemosynthese von Squalen oder die Isolierung aus pflanzlichen Quellen sind jedoch unwirtschaftlich; letztere konkurriert außerdem mit der Produktion von Olivenöl oder Getreidekeimölen. Noch immer wird Squalen vor allem aus Fischöl gewonnen, was einen dramatischen Niedergang einiger Haipopulationen zur Folge hat. Für eine Tonne Squalen werden zum Beispiel zirka 3000 Dornhaie getötet.

Marine Mikroalgen produzieren Naturstoffe

Das Institut für Lebensmittelchemie der Leibniz Universität Hannover entwickelt zusammen mit der Technischen Universität Hamburg und zwei Industriepartnern eine biotechnologische Plattform zur nachhaltigen Produktion von Squalen und davon abgeleiteten Triterpenen. Dafür nutzen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler heterotrophe, parasitierende, marine Mikroalgen. Vier teilsequenzierte Spezies aus der Klasse der Labyrinthulomyceten dienen als Modellorganismen. Das Projekt SusTerpen wird vom Bundesforschungsministerium gefördert.

Das Bild zeigt einen Inkubator mit Mikroalgen in Nährlösung. © LCI/Universität Hannover
Kultivierung eines Stammes von Schizochytrium im Biotechnikum des Instituts für Lebensmittelchemie – der Netzschleimpilz kann wie einige Mikroalgen den Naturstoff Squalen bilden.

Zirkuläre Bioökonomie schont Ressourcen

Das Konzept besteht aus einer doppelt-iterativen Stammentwicklung (Mutagenese und rekombinant) der Mikroalgen in Kombination mit einer Extraktion durch überkritisches Kohlendioxid. Der Vorteil hierbei: Das Produkt – Squalen – wird kalt und umweltschonend ohne organische Lösungsmittel extrahiert. Dem Leitgedanken der zirkulären Bioökonomie folgend, setzt das Forschungskonsortium nachwachsende Rohstoffe oder industriell ungenutzte Nebenströme als Wachstumssubstrat für die Algenzellkultur ein. Ein angekoppelter Bioprozess verwertet das im Produktionsprozess entstandene Methan, um die Biomasse möglichst vollständig zu recyclieren.

 

Redaktioneller Hinweis: Dieser Text steht unter der CC BY 3.0 DE-Lizenz.

Prof. Dr. Ralf G. Berger
Adresse
Institut für Lebensmittelchemie
Leibniz Universität Hannover
Prof. Dr. Ralf G. Berger
Adresse
Institut für Lebensmittelchemie
Leibniz Universität Hannover
Leibniz Universität Hannover, uni transfer
Leibniz Universität Hannover, uni transfer