Gewinnung von Kautschuk, Latex und Inulin aus Löwenzahnwurzeln

Kautschuk ist ein vielfältig einsetzbares Polymer, sei es im Sport als Spielball, im Haushalt die Handschuhe, auf der Arbeit die Dichtungsringe oder am Auto die Reifen. Aufgrund der breiten Anwendungsgebietes ist der weltweite Bedarf an Synthese- und Naturkautschuk dementsprechend hoch. Naturkautschuk kann nicht durch synthetische Alternativen substitutiert werden, da er Eigenschaften besitzt, die durch petrochemisch hergestellte Polymere nicht simuliert werden können.

Naturkautschuk aus Russischem Löwenzahn

Kautschuk wurde bisher in etwa 2500 Pflanzen identifiziert, nur eine wird jedoch kommerziell zur Produktion eingesetzt, Hevea brasiliensis, der Kautschukbaum [1]. Die Bestände des Baumes sind jedoch von der südamerikanischen Blattkrankheit bedroht.

Alternativ dazu hat sich bereits Anfang des 20. Jahrhunderts mit dem Russischen Löwenzahn (Taraxacum koksaghyz) eine Möglichkeit aufgetan, das Biopolymer auch in der nördlichen Hemisphäre aus einer natürlichen Ressource zu isolieren.

Taraxacum koksaghyz ist eine robuste Pflanze, die auch auf marginalen Böden kultiviert werden kann. Der Anbau des Russischen Löwenzahns liefert somit einen Beitrag für eine nachhaltige und ethisch unbedenkliche Ressource. Der Kautschukgehalt im Latex des Russischen Löwenzahns liegt im Mittel unter 30 Prozent [1], der Anteil an der Wurzeltrockenmasse beträgt eigenen Untersuchungen zufolge etwa 5 – 10 Prozent.

Extraktion und Gewinnung von Latex am Fraunhofer IGB

Kautschuk kann direkt als kaugummiartige Substanz aus den Löwenzahnwurzeln isoliert werden, für die Produktion von Handschuhen ist Kautschuk jedoch in seiner flüssigen Form, dem Latex, zu stabilisieren. Derartige Produkte werden durch das Tauchen von Formen in Latex erhalten. Zur Prävention der vorzeitigen Koagulation des Kautschuks und zum Erhalt der Formbarkeit wird der Latex während der Extraktion mit stabilisierenden Agenzien und Antioxidantien versetzt.

Das Fraunhofer IGB hat bereits effiziente Verfahren zur Extraktion entwickelt, sowie unterschiedliche Zusätze identifiziert, mit denen bereits die Agglomeration, die Vorstufe zur Koagulation, verhindert werden kann. Durch neue Kombinationen bewährter Agenzien sollen die Latexdispersionen langfristig stabilisiert werden. Zudem ist ein Latex mit einem Kautschukgehalt analog dem kommerziell erhältlicher Latices angestrebt.

Mehrwert durch Extraktion von Inulin

Die Generierung eines ökologischen und wirtschaftlichen Mehrwertes besteht in der Extraktion des Zuckers Inulin, welcher ebenfalls in den Löwenzahnwurzeln enthalten ist. Inulin ist ein Oligo- bzw. Polysaccharid, das im Lebensmittelbereich als Ersatzstoff für Zucker und Fett sowie als löslicher Ballaststoff eingesetzt wird. In der pharmazeutischen Industrie besitzt es Relevanz als Träger- und Stabilisierungsmittel [2].

Die optimalen Bedingungen zur Extraktion wurden bereits in Zusammenarbeit mit dem IGVP der Universität Stuttgart identifiziert. Zur Hochskalierung der Extraktion wurden zudem die notwendigen verfahrenstechnischen Parameter bestimmt. Ein Scale-up der Extraktion wurde am Fraunhofer CBP durchgeführt, größere Mengen an Inulin konnten auf diese Weise bereits hergestellt werden.

Inulin mit niedrigem Molekulargewicht oder das Monosaccharid Fructose kann zukünftig auch in fermentativen Prozessen mit Mikroorganismen umgesetzt werden und dient der Herstellung von biobasierten Basismolekülen und Wertstoffen. Inulin mit hohem Molekulargewicht kann in Lebensmitteln verwendet werden.

Leistungsspektrum

Wir besitzen weitreichende Expertise in Bezug auf Extraktion, Analytik und Aufarbeitung. Aufgrund dessen können wir interessierten Firmen oder Forschungseinrichtungen folgendes Portfolio anbieten:

Isolierung von Naturstoffen und Optimierung der Extraktionsbedingungen
Aufarbeitung von Rohlösungen und -dispersionen
Polysaccharidanalytik für Lösungen und Feststoff
Durchführung von Fermentationen auf der Basis von Rohextrakten
Planung und Durchführung des Scale-Up von Extraktionen und Fermentationen in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer CBP in Leuna

Literatur

[1] van Beillen, J.B. and Y. Poirier, Guayule and Russian dandelion as alternative sources of natural rubber. Critical Reviews in Biotechnology, 2007. 27(4): p. 217-231.

[2] Barclay, T., et al., Inulin - a versatile polysaccharide with multiple pharmaceutical and food chemical uses. Journal of Excipients and Food Chemistry, 2010. 1(3): p. 27-50.