Enzyme aus Algen für die Bioindustrie

Algen spielen für die Erde eine ganz besondere Rolle: In der Erdgeschichte waren sie es, die den Sauerstoff das erste Mal in die Atmosphäre brachten – wenn auch noch als mikrobielle Frühform – und das Leben, wie wir es heute kennen, erst ermöglicht haben. Heute liefern Algen den Sauerstoff für jeden zweiten unserer Atemzüge. Außerdem enthalten sie eine Vielzahl von Substanzen, die nutzbar sind. Die Gruppe der Makroalgen, die nach ihrem Farbspektrum in Grün-, Rot- und Braunalgen eingeteilt werden, sind wahre Molekül-Manufakturen.

Ein Beispiel sind die besonders kunstvoll konstruierten Zuckermoleküle in Makroalgen, die vielfältig auf- und abgebaut und umgeformt werden. Die bekanntesten dieser Zuckerverbindungen sind Agar-Agar, Carrageen und Alginat – langkettige Zuckerverbindungen, die hauptsächlich in der Lebensmittelindustrie als natürliche Texturgeber, Verdicker oder Stabilisatoren eingesetzt werden.

: Agar-Agar wird anstelle von Gelatine als Geliermittel für Marmelade eingesetzt.

: Carrageen dient u. a. als Quell- und Ballaststoff in Diät- und Lightprodukten.

Aber auch in Farb-, Photo-, Medizin- oder Laborprodukten werden diese speziellen Algenmoleküle eingesetzt. Etwas exotische, aber ebenfalls in der Industrie verwendete Zuckerverbindungen sind Laminarin, Fucoidan, Furcellaran und Ulvan. Wer, wenn nicht die Algen selbst, besitzt die Werkzeuge, diese Moleküle herzustellen und zu modifizieren? In der biochemischen Welt heißen diese Werkzeuge „Enzyme“.

Algenenzyme für die Wirtschaft

Eine hohe Produktqualität in der Bioökonomie hängt häufig von wirksamen Enzymen in zahlreichen Sektoren ab (Lebensmittel, Futtermittel, Biokraftstoffe, Aromen, Chemikalien, Medizin usw.). Algen bieten ein großes Potenzial für die Entwicklung neuer und / oder besserer Enzyme. Insbesondere Redoxenzyme aus Algen (REAs) können als attraktive Produkte in der Bioindustrie dienen, da viele Produktverfeinerungen der Biotech-Industrie auf Redoxreaktionen beruhen. Vor allem kleine Enzyme sind ideal, um gentechnisch optimiert und angepasst zu werden. Und Redoxenzyme aus Algen sind – so die Ergebnisse aus einem früheren Projekt – vermutlich eher klein.

REA – Forschungsprojekt zu Redoxenzymen aus Algen

Seit dem 1.2.2020 gehen CRM, das Kieler Schwesterunternehmen von oceanBASIS, das Universitätsklinikum Schleswig-Holstein und die Hochschule Bremen gemeinsam in dem Forschungsprojekt „REA“ der Frage nach, welche Anwendungsmöglichkeiten in Algenenzymen stecken.
Dieses vom BMBF mit 1,2 Mio. Euro geförderte Projekt zielt insbesondere darauf ab, das enorme Potenzial bisher unerforschter kleiner Redoxenzyme aus marinen Algen (REAs) „anzuzapfen“.

Zwei Hauptziele stehen im Vordergrund:

die Entwicklung eines überlegenen, wettbewerbsfähigen REA als Markerenzym in der medizinischen Diagnostik und
die Einrichtung einer Datenbank für algenbezogene Proteine bzw. Enzyme, als Basis für einen branchenorientierten Dienst.

Dabei sollen die Kundenbedürfnisse in der Industrie und das Potenzial von Proteinen in Einklang gebracht werden. Die Forschungspartner arbeiten daran, die Algenenzyme, die eine herausragende Position in der Bioindustrie einnehmen könnten, in die Anwendung zu bringen.
Aus wirtschaftlicher Perspektive erscheint dies sinnvoll, denn der Enzymmarkt „boomt“: 2017 beispielsweise stieg der weltweite Umsatz in diesem Sektor um 6,7 % auf 5,8 Milliarden Euro. Auch die Nachfrage nach Enzymen für die Diagnostik steigt. In diesem positiven Umfeld könnten die Redoxenzyme aus Algen zu einer Bereicherung der biotechnologischen Werkbank beitragen. Darüber hinaus soll die Einrichtung eines marktfähigen Dienstes auf der Grundlage der „Algenenzym-Datenbank“ die Kosteneffizienz von Forschung und Entwicklung in der Bioökonomie verbessern. Funktionieren soll das vor allem dadurch, dass die Datenbank die vielfältigen Informationen über die Algenenzyme sortiert und abrufbar macht sowie eine mögliche industrielle Anwendung aufzeigt. Interessierte aus der Bioindustrie haben so die Möglichkeit, neue Enzyme zu „entdecken“.

Das Projekt „REA“ ist ein gutes Beispiel, wie Experten aus verschiedenen Bereichen ein leistungsstarkes Konsortium formen, das sich gegenseitig ergänzt. In diesem Konsortium kommen Fachkenntnisse aus Meeresökologie, Algenphysiologie, Proteincharakterisierung, Bioinformatik, rekombinante Produktion von Proteinen, Antikörpertechnik sowie Erfahrung in der Geschäftsentwicklung und Vermarktung zusammen.

Bildnachweis:
Titelbild: Photo by Shane Stagner on Unsplash
Lebensmittel:
Photo by Jonathan Pielmayer on Unsplash
Bild von RitaE auf Pixabay

Weiterführende Infos:
Das Unternehmen CRM – Coastal Research & Management – ist einer der Projektpartner von REA.

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Levent Piker

Mein Name ist Levent Piker, ich bin Meeresbiologe und leite mit Freunden seit über 20 Jahren zwei Unternehmen, die sich der nachhaltigen Nutzung der Meere widmen. Die Küste und das Meer sind schon immer wichtige Bestandteile meines Lebens gewesen und sind es noch.
Ich will daher ab und zu in diesem Blog wirtschaftlich und ökologisch sinnvolle Nutzungen der Meere vorstellen, aber auch Erlebnisse und Eindrücke vom Meer teilen – auch aus meinem ganz persönlichen Blickwinkel.