Die Natur bietet eine große Palette an Wirkstoffen, die für Medizin, Pharma- und Lebensmittelindustrie eine immer wichtigere Rolle spielen. So rücken nach und nach auch Naturstoffe ins Rampenlicht, die wenig populär sind. Die Ferulasäure ist solch ein Kandidat. Sie ist in vielen Pflanzen wie Reis, Dill oder Rosenwurz enthalten und besitzt gesundheitsfördernde Inhaltsstoffe ebenso wie Geschmacksstoffe, die für die Herstellung von Aromen wie Vanillin und den typischen Weizenbiergeschmack relevant sind.

Ferulasäure mit Mikroben günstig herstellen

Die Produktion dieses Naturstoffs ist jedoch aufwendig. Mithilfe von Lösungsmitteln und Hitze wird die Ferulasäure aus Produktionsrückständen von Mais, Weizen oder Reis extrahiert. Forscher der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) und des Leibniz-Instituts für Pflanzenbiochemie (IPB) haben nun einen Weg gefunden, diesen vielversprechenden Naturstoff einfach und günstig von Mikroorganismen herstellen zu lassen.

E. coli-Bakterien als Enzymproduzent

Dafür hat ein Team um Markus Pietzsch vom Institut für Pharmazie der MLU gemeinsam mit Ludger Wessjohann vom IPB intensiv an Ferulasäuren geforscht. Die Wissenschaftler konnten klären, welche Stoffwechselprozesse für die Synthese der Ferulasäure in Pflanzen wichtig sind, und auch jene Enzyme isolieren, die für die Produktion des Naturstoffes relevant sind. Schließlich etablierte das Team einen Prozess zur biotechnologischen Herstellung des Naturstoffes. Dafür wurden E. coli-Bakterien so verändert, dass sie in der Lage sind, die in der Pflanze für die Ferulaproduktion verantwortlichen Enzyme selbst zu produzieren und so die Phenolsäure herzustellen.

Gesunde Inhalts- und Geschmacksstoffe produzieren

Den Prozess zur biotechnologischen Herstellung  wollen die Forscher nun in einem neuen Projekt optimieren. Ziel ist es, die Ferulasäure als Ausgangsstoff für gesundheitsfördernde Substanzen und Geschmacksstoffe einzusetzen. „Es gibt antimikrobielle und neuroprotektive Verbindungen, die sich von Ferulasäure ableiten“, erläutert Pietzsch. Außerdem sollen sogenannte bittermaskierende Stoffe  produziert werden, die für die Lebensmittelindustrie relevant sind. In den kommenden drei Jahren soll die Produktion des Naturstoffes für die industrielle Produktion vorbereitet werden. Hierbei werden die Forscher unterstützt von Experten am Fraunhofer CBP in Leuna. In der dortigen Fermentationsanlage können bis zu 10.000 Liter hergestellt werden. Die Arbeit der Wissenschaftler wird vom Bundesforschungsministerium mit 1,5 Mio. Euro gefördert.

bb