Zitronensäure aus Schimmelpilzen für neue Produktionsverfahren

Die Produktionsformen von Zitronensäure sind vielfältig geworden. Auch Schimmelpilze werden dafür verwendet. In einem neuen Christian Doppler Labor forschen nun TU Wien und Firmenpartner Jungbunzlauer an neuen Herstellungsverfahren für industrielle Anwendungen.

(red/czaak) Zitronensäure wird nicht mehr nur aus Zitronen gemacht. Es gibt schon länger neue und effizientere Verfahren. Ein Beispiel sind spezielle Stämme eines Schimmelpilzes, die unter passenden Laborbedingungen wertvolle Biochemikalien produzieren. Um nun solche Prozessabläufe effizienter zu machen, wird in einem neuen Christian Doppler Labor an der TU Wien an Biochemie und Genetik dieser Pilz-Stämme geforscht. Ziel ist eine qualitativ und operativ verbesserte Produktion von Zitronensäure, und das, ohne Genmanipulation, die kompliziertere Zulassungsverfahren und entsprechende Kennzeichnung nötig machen würde.

Das neue Labor wurde am Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und technische Biowissenschaften eröffnet. Finanziert wird es vom Bundesministerium für Arbeit und Wirtschaft (BMAW) und vom Unternehmenspartner Jungbunzlauer. „Zitronensäure fungiert als essenzieller Inhaltsstoff in der Produktion von Lebensmitteln oder auch in der Kosmetikindustrie. Die Erforschung der biologischen Prozesse hinter Produktionsabläufen wird diese effizienter wie nachhaltiger machen und damit auch die weitere Produktion in Österreich forcieren“, sagt Martin Kocher, Bundesminister für Arbeit und Wirtschaft.

Der Schimmelpilz aus der Badewanne
Nachhaltig und umweltfreundlich soll unsere Wirtschaft werden. Ein wichtiger Schlüssel dafür ist die nachhaltige Herstellung wichtiger Grundchemikalien. Diese wird in vielen Industriebereichen benötigt, von der Lebensmittelproduktion bis hin zur pharmazeutischen Industrie. Ein Bestandteil davon ist die Zitronensäure. Der weltweite Bedarf an dieser Chemikalie liegt bei über zwei Millionen Tonnen pro Jahr, Tendenz steigend.

Zitronensäure wird seit rund hundert Jahren industriell mit Hilfe des Schimmelpilzes Aspergillus niger hergestellt. Dieser Schimmelpilz ist sozusagen aus dem Alltag bekannt, er gedeiht oftmals in Badezimmern, auf verdorbenen Lebensmitteln, oder auch in Gießkannen, weshalb er auf Deutsch auch als „schwarzer Gießkannenschimmel“ bezeichnet wird.

Nachhaltigkeit und Innovation bei Jungbunzlauer
Mit Schimmel aus der Badewanne kann allerdings nicht Zitronensäure hergestellt werden. „Nur ganz bestimmte Stämme dieses Pilzes können für industrielle Produktion von Chemikalien genutzt werden“, erklärt Matthias Steiger, Leiter des neuen Christian Doppler Labors. „Wir wollen nun biochemisch genau verstehen, wie der Pilz Zucker in Zitronensäure umwandelt, und wie das von den Genen des Pilzes gesteuert wird.“ In den letzten Jahren gab es hier bereits große Fortschritte in Form der Identifikation von Genen, die für den Stoffwechsel des Pilzes eine entscheidende Rolle spielen. Mit diesem Wissen können nun gezielt die erfolgversprechendsten Pilz-Stämme ausgewählt werden.

“Bei Jungbunzlauer ist die Nachhaltigkeit eines unserer Kernanliegen. Durch die Kollaboration mit der TU Wien und durch Unterstützung dieser innovativen Forschung zielen wir darauf ab, unsere Produktionsprozesse zu verbessern, in einer Weise, die unserem Engagement für die Umweltverantwortung gerecht wird”, erläutert Anne Wagner, VP Research, Development & Innovation bei Jungbunzlauer.

Optimierung ohne gentechnische Veränderung
Durch technische Genmanipulation in das Genom des Pilzes einzugreifen ist nicht das Ziel des Projekts. Gerade im Lebensmittelbereich soll das vermieden und naturnahe Möglichkeiten gefunden werden, um effiziente Pilze zu erhalten. „Wir sehen uns daher an, wie man den Pilz durch die passende Umgebung dazu bringen kann, sich von selbst so zu entwickeln, wie wir das wollen“, sagt Matthias Steiger. „Wenn wir den Zusammenhang zwischen dem Stoffwechsel des Pilzes und seiner Evolution genau verstehen, dann können wir im Labor für einen Evolutionsdruck sorgen, der immer bessere Pilz-Stämme hervorbringt.“

Begleitet wird das nicht nur von Genanalysen des Pilzes, sondern auch von neuen, präzisen Messmethoden, mit denen die biochemischen Abläufe direkt während des Produktionsverfahrens genau überwacht werden können. „Die Pilz-Stämme, die wir auf diese Weise im CD-Labor entwickeln, werden die Zitronensäureproduktion deutlich verbessern“, unterstreicht Matthias Steiger, Leiter des neuen Christian Doppler Labors.