Biosprit: „Fetthefe“ als Alternative
Die Anbauflächen für Biotreibstoffe wachsen und ziehen zunehmend Ressourcen von der weltweiten Lebensmittelproduktion ab. Daher suchen Forschergruppen weltweit nach Alternativen. Eine wäre, die Rohstoffe - vor allem Fette - nicht am Acker, sondern im Labor zu produzieren. Und zwar mit Hilfe von Hefezellen.
Die Fähigkeit der sogenannten Bäckerhefe (Saccharomyces cerevisiae) Kohlenhydrate zu Kohlendioxid und Alkohol umzusetzen, wird bei der Lebensmittelherstellung genutzt. Mit sogenannten „Fetthefen“ wie Yarrowia lipolytica arbeite man allerdings erst seit kurzem, sagt der Grazer Molekularbiologe Klaus Natter von der Universität Graz.
Studie zum Thema:
„Sugar versus fat: Elimination of glycogen storage improves lipid accumulation in Yarrowia lipolytica“, FEMS Yeast Research.
Bis zu 60 Prozent Fettgehalt
Der Hefepilz Yarrowia lipolytica zeichnet sich nämlich durch die Fähigkeit aus, Fette in großen Mengen in Lipidtröpfchen innerhalb der Zelle einzulagern. 20 Prozent der Biomasse und mehr seien durchaus üblich. Diese Eigenschaft macht sie attraktiv für die biotechnologische Produktion von lipid-basierenden Chemikalien wie beispielsweise Biodiesel.
Natters Forschungsgruppe hatte in den vergangenen zwölf Monaten ein Computermodell der Stoffwechselvorgänge der Zelle erstellt und versucht, die Gene zu identifizieren, die die Lipidsynthese noch steigern könnten. Dann gingen die Forscher ins Labor - und setzten die Erkenntnisse im Experiment um. Resultat: Durch die genetischen Manipulationen stiegen die Fetteinlagerungen auf bis zu 60 Prozent. Die veränderten Hefen waren ganz normal lebensfähig, allerdings wuchsen sie etwas langsamer als ihre unveränderten verwandten.
Überraschenderweise zeigte sich, dass auch die Bäckerhefe erhebliches Potenzial in sich trägt: Hier konnte der Fettgehalt von üblicherweise fünf bis zehn Prozent „um ein Mehrfaches“ steigern. „Das zeigt, dass die Unterteilung in fette oder nicht fette Hefe nicht ganz korrekt ist“, sagt Natter.
Ziel: Industrielle Produktion
Aus Sicht der Grazer Forscher gibt es allerdings noch zahlreiche Hürden bis zu einer industriellen Umsetzung: „Um den Prozess nachhaltig zu machen, müsste der Nährstoff für diese Hefen aus Abfällen bestehen.“ Zellulose, die von Enzymen zuvor zerlegt wurde, wäre eine Möglichkeit. „Dann würden beim Abernten eines Maisackers nicht mehr die Maiskolben, sondern der Rest zur Biodieselproduktion verwendet werden“, sagt Natter. Im Moment sei das Verfahren allerdings noch nicht wirtschaftlich.
Die Steigerung des Fett-Ertrages ist laut Natter nur ein erster Schritt zur nachhaltigen Biodiesel-Produktion. Wichtig sei auch der „Zellaufschluss“, also die Frage, wie man das Fett aus der Zelle extrahiert. „Das ist ein aufwendiger Prozess“, räum Natter ein. Interessant wäre es daher, die Zelle dazu zu bringen, dass sie das produzierte Fett von selbst ausscheidet. Alternativ gebe es auch Ansätze, die Hefezellen direkt Biodiesel produzieren zu lassen, der dann von den Zellen sekretiert werden könnte. Erste Test haben gezeigt, dass auch dieser Ansatz funktioniert. Nun gilt es die Ausbeute zu optimieren.
science.ORF.at/APA