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JOANNEUM RESEARCH

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Biosprit – Nachhaltige Effizienzsteigerung durch Systembiotechnologie

Pflanzliche Abfälle als interessante Alternative für Biosprit. (Credit: Rainer Sturm/pixelio.de)

Die gegenwärtige Produktion von Bioethanol, dem wichtigsten alternativen Biokraftstoff, basiert auf der mikrobiellen Umsetzung von zucker- oder stärkehaltigen Pflanzen. Konflikte mit der Grundnahrungsmittelindustrie und die unzureichende CO2-Bilanzierung fordern den Einsatz von alternativen Substraten. Pflanzliche Abfälle stellen hier eine interessante Alternative mit enormem Potenzial dar. Eine wirtschaftliche Verwertung dieser Materialen zu Bioethanol setzt allerdings eine effiziente Umsetzung der Lignocellulose-Komponente Xylose voraus. Rekombinante Stämme der Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae, die in ihrer ursprünglichen Form für die Bioethanolherstellung eingesetzt wird, setzen Xylose, im Gegensatz zu natürlichen Xylose-verwertenden Hefen wie Candida tenuis, nur langsam und ineffizient zu Ethanol um. Die Faktoren dafür sind unbekannt.

Im Rahmen einer Projektkooperation des Instituts für Biotechnologie und Bioprozesstechnik der TU Graz und der JOANNEUM RESEARCH wurde ein systembiotechnologischer Ansatz verwendet, um diese phänotypischen Unterschiede aufzuklären. Dazu wurden Resultate einer auf kinetischen Modellierungen basierenden metabolischen Kontrollanalyse mit quantitativen Daten von Metaboliten des zentralen Kohlenstoffwechsels und aus Enzymaktivitätsmessungen kombiniert. Es konnten neue Erkenntnisse metabolischer und kinetischer Interaktionen, die den Kohlenstofffluss von Xylose zu Ethanol kontrollieren, gewonnen werden. Damit wurde ein wichtiger Grundstein für das biotechnologische Design schnellerer und effizienterer mikrobieller Ethanolproduzenten gelegt.   

 

Die komplette Studie:http://www.biotechnologyforbiofuels.com/content/8/1/157