Prozessentwicklung zur Verwertung von agro-industriellen Nebenströmen für die biotechnologische Herstellung insektenbasierter antimikrobieller Peptide

Die Entwicklung und Umsetzung einer Kreislauf-Bioökonomie ist notwendig, um Nachhaltigkeitskriterien zu erfüllen und Abfallaufkommen sowie Emissionen zu reduzieren. Eine Möglichkeit hierzu ist die Verwertung von Abfällen als Rohstoffe in biotechnologischen Prozessen. In dieser Arbeit wurden Fragen zur Entwicklung eines nachhaltigen Fermentationsprozesses auf der Basis von agro-industriellen Nebenströmen (AINs) für die Produktion von Biokonservierungsmitteln in der Lebensmittelindustrie untersucht. Es wurden dabei die Disziplinen der Molekularbiologie, Up- und Downstream Processing sowie die Membrantechnologie eingesetzt. Bei der Entwicklung des Fermentationsmediums für Kluyveromyces lactis, eine allgemein als sicher anerkannten Hefe, wurde besonderes Augenmerk auf statistische Mischungsdesigns und die Skalierbarkeit gelegt. Es wurde gezeigt, dass eine Kombination von 88% Maisquellpulver und 12% Süßmolkenpulver das optimale Fermentationsmedium war. Die Enzymaktivität konnte durch eine Verdopplung der Medienkonzentration gesteigert werden, jedoch reduzierte sich die Enzymaktivität pro Biomasse bei weiterer Erhöhung der Konzentration. Die pH-Werte hatten keinen Einfluss auf die biomassespezifische Produktivität. Bei der Auswahl eines antimikrobiellen Peptids (AMP) als Biokonservierungsmittel konnten keine korrekt prozessierten AMPs nachgewiesen werden, jedoch konnten Hypothesen zur Ursache erstellt werden. Die Tangentialflussfiltration mit keramischen Membranen wurde zur Abtrennung von Biomasse untersucht. Hierbei wurde der Einfluss der Oberflächenrauigkeit und Anzahl der Trennschichten auf das Fouling wurde analysiert. Es wurde festgestellt, dass eine geringere Anzahl und Dicke der Trennschichten das irreversible Fouling reduzierte.