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Fermentation ist die großtechnische Kultivierung von Bakterien oder Pilzen, die nachwachsende Rohstoffe in chemische Produkte umsetzen. Schon seit Jahrtausenden werden Lebensmittel wie Milchprodukte, Wein, Bier und Sauerteigbrot durch Fermentation hergestellt. So setzen beispielsweise Milchsäurebakterien bei der Herstellung von Joghurt Milchzucker zu Milchsäure um. Die Fermentation ist ein wichtiger Schwerpunkt innerhalb der Weißen Biotechnologie. Durch fermentative Verfahren können beispielsweise Vitamine und Enzyme ressourcenschonend produziert werden.
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Mehr Vitamin B2 für Tiere
Die BASF ist Pionier bei der biokatalytischen Produktion des Vitamins B2. Das Vitamin sichert in der Tierernährung die Gesundheit und Leistungsfähigkeit der Tiere. 1990 wurde die chemische Synthese durch ein biotechnologisches Verfahren abgelöst. Seitdem wird Vitamin B2 durch Fermentation mit Hilfe des Pilzes Ashbya gossypii erzeugt. Der Pilz besitzt Enzyme, mit deren Hilfe er Vitamin B2 produziert. Wie viel, hängt dabei von der Menge der Enzyme und den Wachstumsbedingungen des Pilzes ab. In Kooperation mit Wissenschaftlern der Universität Salamanca (Spanien) gelang es der BASF die Gene zu identifizieren, die für die Produktion der Enzyme zuständig sind. Auf Basis dieser Forschungsergebnisse konnte die Vitamin B2-Menge deutlich gesteigert werden.
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Die BASF verwendet zur Produktion von Vitamin B2 spezielle sterile Rührkessel, so genannte Fermenter. Eine Kultur von Ashbya gossypii wird zusammen mit verschiedenen Nährstoffen, wie z.B. Pflanzenöl, in die Fermenter gegeben und die optimale Wachstumstemperatur des Pilzes eingestellt. Die Mikroorganismen vermehren sich und bilden Vitamin B2. Die BASF stellt jährlich über 1.000 Tonnen des Vitamins her und hat einen Weltmarktanteil von 25 Prozent.
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Geringere Phosphor-Belastung des Grundwassers
Phosphor ist ein wesentlicher Nahrungsbestandteil. In pflanzlichen Futtermitteln ist Phosphor in einer speziellen Speicherform, dem so genannten Phytat, enthalten. Die Freisetzung des Phosphors erfolgt in Pflanzen und Mikroorganismen durch das Enzym Phytase. Schweine und Geflügel besitzen dieses Enzym nicht und scheiden das Phytat ungenutzt aus. Dies führt zu einer Belastung des Grundwassers. Deshalb wird das Enzym Phytase pflanzlichen Futtermitteln beigemischt. Die Schimmelpilzart Aspergillus niger ist in der Lage, Phytase in geringen Mengen herzustellen. Mithilfe gentechnischer Methoden wurde der Schimmelpilz so verändert, dass er große Mengen Phytase herstellt. Das Enzym wird nach dem fermentativen Verfahren isoliert und in verschiedenen Formen als Futtermittel-Zusatz angeboten. Die Phytase im Futter ermöglicht es den Tieren, dass Phytat optimal zu nutzen. Dadurch kann die Phosphorbelastung des Bodens und Grundwassers um etwa 30 Prozent reduziert werden.
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Pilzprotein für den Alltag
In der Forschung der BASF werden derzeit mit Methoden der Weißen Biotechnologie auch so genannte Performance Proteine hergestellt. In der Natur gibt es zahlreiche Proteine mit interessanten, vielversprechenden Eigenschaften. Durch den technischen Fortschritt in der Fermentation, einem Teilgebiet in der Weißen Biotechnologie, kann die BASF einige dieser Proteine nun erstmalig auch im großen Maßstab herstellen – und so dazu beitragen, dass Verbraucher im Alltag von den besonderen Eigenschaften dieser von der Natur inspirierten Produkte profitieren. Ein Beispiel für ein neues Produkt aus der BASF-Forschung ist Hydrophobin. Das wasserabweisende Protein befindet sich eigentlich auf der Haut von Pilzen. Hier sorgt es dafür, dass das Regenwasser gut abperlt. Biotechnologen der BASF haben das Gen, das für die Produktion des Hydrophobin zuständig ist, isoliert und in das Bakterium E.coli übertragen. Damit ist BASF das erste Unternehmen, das Hydrophobin in industriellen Mengen herstellen kann. Mögliche Anwendungsfelder - etwa in Reinigungsmitteln - werden derzeit geprüft.
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