MiReFung – Mikroalgenpräparate zur Reduktion des Fungizideinsatzes im Weinbau

Chrysolaminarin, lösliches β-Glucan aus Mikroalgen

Die zu den Mikroalgen zählenden Kieselalgen produzieren Chrysolaminarin, ein lösliches β-1,3-1,6-Glucan, als Energie- und Kohlenstoffspeicherstoff. Aufgrund seiner immunmodulatorischen Eigenschaften eignet sich das Polysaccharid für eine Applikation in der Human- oder Tierernährung. Auch Pflanzen reagieren auf einen Kontakt, in dem sie ihre Abwehrmechanismen aktivieren. Daher hat das Polysaccharid auch eine mögliche Applikation als Pflanzenstärkungsmittel in der Landwirtschaft.

© Fraunhofer IGB
Kieselalge Phaeodactylum tricornutum.
Laminarin.
Laminarin.

Chrysolaminarin zur Pflanzenstärkung

Im Anwendungsbereich Agrarproduktion wurden 2021 von unseren Projektpartnern erste Freilandversuche durchgeführt, nachdem zuvor im Gewächshaus Chrysolaminarin erfolgreich als Pflanzenstärkungsmittel getestet wurde. Ziel der Versuche war es, durch den Einsatz des b-Glucans die im Weinbau als Fungizid benötigte Kupfermenge zu reduzieren. Abschließende Ergebnisse werden nach weiteren Freilandversuchen in den verschiedenen Vegetationsperioden erwartet.

Chrysolaminarin für die Tierernährung

Auch in der Tierernährung wurden von Projektpartnern erfolgreich Versuche mit unserem löslichen b-Glucan aus Mikroalgen durchgeführt. So konnte beispielsweise mit Fütterungsversuchen an Fischen gezeigt werden, dass sich β-Glucan-Extrakte speziell aus der Kieselalge Phaeodactylum tricornutum aufgrund ihrer entzündungshemmenden und antioxidativen Wirkung positiv auf die Darmgesundheit von Fischen in der Aquakultur auswirken [1]. Bei Versuchen an Zebrafischen konnte eine cholesterinsenkende Wirkung der β-Glucane aus Algen beobachtet werden, ähnlich der Wirkung von bereits auf dem Markt befindlichen β-Glucanen aus Hefe [2]. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass β-Glucane aus Algen möglicherweise auch als Cholesterinsenker in der menschlichen Ernährung eingesetzt werden könnten. Dafür werden aber noch weitere Studien benötigt.

Optimierung des Produktionsprozesses

Neben der Unterstützung der Projektpartner bei Applikationsversuchen stand bei unserer Arbeit am Fraunhofer IGB die Verbesserung des Produktionsprozesses von β-Glucan mit Mikroalgen (Upstream Processing) im Fokus. So haben wir Szenarien entwickelt, wie der β-Glucan-Prozess im industriellen Maßstab umgesetzt werden kann. Auch die Extraktion des β-Glucans aus der gewonnenen Biomasse (Downstream Processing) wurde weiter untersucht und optimiert. Hierzu wurde das β-Glucan in ein bereits bestehendes Bioraffinerie-Konzept nach Derwenskus et al. integriert [3].

Ausblick

Wir konnten weitere Projekte akquirieren, um die Arbeit an diesem spannenden Thema fortzuführen. Neben weiteren Versuchen zu möglichen Anwendungen stehen dabei die Umsetzung des β-Glucan-Prozesses, dessen Skalierung und Automatisierung im Fokus. Besonderes Augenmerk soll dabei auf der Sensorik und biointelligenten Prozesssteuerung liegen, um die Ausbeute und die Energieeffizienz des Produktionsprozesses noch weiter zu optimieren.

Literatur

[1] Reis, B.; Gonçalves, A. T.; Santos, P.; Sardinha, M.; Conceição, L. E. C.; Serradeiro, R.; Pérez-Sánchez, J.; Calduch-Giner, J.; Schmid-Staiger, U.; Frick, K.; Dias, J.; Costas, B. (2021): Immune status and hepatic antioxidant capacity of gilthead seabream Sparus aurata juveniles fed yeast and microalga derived β-glucans, Marine drugs 19 (12)

[2] Gora, A. H.; Rehman, S.; Kiron, V.; Dias, J.; Fernandes, J. M. O.; Olsvik, P. A.; Siriyappagouder, P.; Vatsos, I.; Schmid-Staiger, U.; Frick, K.; Cardoso, M. (2022): Management of hypercholesterolemia through dietary ß-glucans – Insights from a zebrafish model, Frontiers in Nutrition 8

[3] Derwenskus, F.; Schäfer, B.; Müller, J.; Frick, K.; Gille, A.; Briviba, K.; Schmid-Staiger, U.; Hirth, T. (2020): Coproduction of EPA and fucoxanthin with P. tricornutum – A promising approach for up‐ and downstream processing, Chemie Ingenieur Technik 92 (11)

Projektinformationen

Projekttitel

MiReFung – Mikroalgenpräparate zur Reduktion des Fungizideinsatzes im Weinbau

 

Projektlaufzeit

November 2021 – Oktober 2023

 

Kooperationspartner

  • Universität Stuttgart, Stuttgart (Koordination)
  • Universität Hohenheim, Stuttgart
  • Staatliche Lehr- und Versuchsanstalt für Wein- und Obstbau (LVWO), Weinsberg

Förderung

Wir danken dem Ministerium für ländlichen Raum und Verbraucherschutz Baden-Württemberg  (MLR) für die Förderung des Projekts »MiReFung«, Förderkennzeichen BWFE120131.