Futtermittel-Enzym in Aquakulturen optimal nutzen - Wissenschaftsjahr 2020/21 - Bioökonomie

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01.09.2020

Futtermittel-Enzym in Aquakulturen optimal nutzen

Kurz & Knapp
  • In Aquafarmen wird das Enzym Phytase den Futtermittel zugesetzt, um den Tieren den wichtigen Nährstoff Phosphor besser zugänglich zu machen.
  • Ein Forschungsteam der Jacobs University Bremen will dieses Enzym weiter optimieren, sodass es mehr vom pflanzlichen Phosphor freisetzen kann und weniger mineralischer Phosphor zugefüttert werden muss.
  • Gleichzeitig will das Forschungsteam den Herstellungsprozess des Enzyms so verändern, dass der Produktionsorganismus Hefe nicht Methanol als Substrat nutzt, sondern das umweltfreundliche Glycerin.

Fortschritt verringert Phosphoremissionen

Ein Forschungsteam der Jacobs University Bremen will das Enzym Phytase und dessen Herstellungsprozess optimieren, um in Aquakulturen und in der Landwirtschaft innerhalb von zehn Jahren mehrere zehntausend Tonnen Phosphoremissionen zu verringern und bei der Herstellung Methanol zu vermeiden.

Phosphor ist in Form von Phosphat nicht nur ein wichtiger Dünger, sondern auch ein Futtermittelzusatz, da Phosphor für alle biologischen Organismen essenziell ist. Fische und andere Nutztiere können jedoch die Phosphate, die in pflanzlichen Futtermitteln enthalten sind, in der Regel nicht aufnehmen. Deshalb wird Futtermitteln häufig das Enzym Phytase zugesetzt.

Dieses Enzym löst die Phosphate aus den pflanzlichen Verbindungen heraus und macht den Phosphor so für den Stoffwechsel der Tiere verfügbar. Alternativ muss den Futtermitteln mineralischer Phosphor zugegeben werden. Dessen weltweite Vorräte sind jedoch endlich und erneuern sich nur über Millionen von Jahren. Die Hoffnung ruht daher auf noch effektiveren Phytasen.

Umweltfreundliches Substrat für Herstellung

Genau diese sind eines der beiden Ziele eines Forschungsprojekts an der Jacobs University Bremen. Neben verbesserten Enzymeigenschaften will das Forscherteam auch einen umweltfreundlicheren Herstellungsprozess der Enzyme erreichen. Bislang erfolgt die Herstellung in Hefen, deren Substrat Methanol ist. Elke Nevoigt, Professorin für Molekulare Biotechnologie, will den Mikroorganismus so verändern, dass er als Substrat Glycerin verwenden kann. „Das ist für die Umwelt weniger bedenklich“, betont die Expertin auf dem Gebiet der Hefeforschung.

Hitzeresistent, aber effektiv bei Kälte

Das Enzym selbst muss zwei etwas widersprüchliche Anforderungen erfüllen: Einerseits muss es bei der Herstellung hohe Temperaturen aushalten. Andererseits muss es bei den niedrigen Wassertemperaturen, bei denen es im Futtermittel zum Einsatz kommt, wirksam Phosphat abspalten.

„Wenn es bei niedrigen Temperaturen effizienter arbeitet, muss nicht nur weniger an anorganischem Phosphat zugefüttert werden, die Tiere scheiden auch geringere Mengen an Phosphat aus“, erläutert Ulrich Kleinekathöfer, Professor für theoretische Physik. 35.000 Tonnen Phosphoremissionen in Aquakulturen und 7.600 Tonnen in der Landwirtschaft könnten so über zehn Jahre vermieden werden. Das Projekt wird aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung und des Landes Bremen mit insgesamt 740.000 Euro gefördert.