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Kohlendioxid als Grundstoff für wichtigen Futtermittelzusatz

CO2 als Grundstoff für den Futtermittelzusatz Methionin zu verwenden, ist nun einer Forschergruppe der Technischen Universität München gelungen.

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In der Natur ist die essentielle Aminosäure Methionin vor allem in proteinkonzentrierten Futtermitteln wie Sojaschrot, Sonnenblumenschrot oder Rapssschrot enthalten. Da diese Konzentration in der Hühner- oder Schweinemast oft nicht ausreicht, wird über eine chemische Synthese DL-Methionin gewonnen. Das neu entwickelte enzymatische Verfahren der Münchner Wissenschaftler könnte diese bisherige petrochemische Produktion ersetzen.

Die aktuell gängige industrielle Herstellung von Methionin erfolgt in einem sechsstufigen chemischen Prozess aus petrochemischen Ausgangsstoffen, wobei unter anderem hochgiftige Blausäure benötigt wird. Ausgehend von der Überlegung, dass Methionin in Mikroorganismen von Enzymen unter Abgabe von CO2 zu Methional abgebaut wird, versuchten die Forscher diesen Prozess umzukehren. Die Wissenschaftler unternahmen erste Versuche und erprobten, welcher CO2-Druck nötig wäre, um in einem biokatalytischen Prozess Methionin aus Methional herzustellen. Überraschend ergab sich eine unerwartet hohe Ausbeute schon bei relativ niedrigem Druck – etwa zwei Bar – wie in einem Autoreifen.

In mehrjähriger Arbeit gelang es schließlich, die Reaktion im Labormaßstab nicht nur bis zu einer Ausbeute von 40 Prozent zu verbessern, sondern ebenso die theoretischen Hintergründe der biochemischen Abläufe aufzuklären. „Im Vergleich zur komplexen Photosynthese, in der die Natur ebenfalls auf biokatalytischem Wege CO2 als Baustein in Biomoleküle einbaut, ist unser Verfahren hochelegant und einfach“, berichtet Professor Arne Skerra, Inhaber des Lehrstuhls für Biologische Chemie an der TUM. „Die Photosynthese verwendet 14 Enzyme und hat eine Ausbeute von nur 20 Prozent, während unsere Methode bloß zwei Enzyme benötigt.“

Damit könnte es zum ersten Mal einen biotechnologischen Herstellungsprozess geben, der gasförmiges CO2 als unmittelbaren chemischen Grundstoff nutzt. Bisher scheiterten Versuche, das klimaschädliche Treibhausgas stofflich zu verwerten, an dem äußerst hohen Energieaufwand, der dazu nötig ist. Das Grundmuster dieser neuartigen biokatalytischen Reaktion kann künftig Vorbild für die industrielle Herstellung anderer Aminosäuren oder von Vorprodukten für Arzneimittel sein.

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