Weiße Biotechnologie mit Pflanzenzellen: Transfer innovativer Verfahren zur Applikation von Pflanzenzellen in der Lebensmittel-, Holzwerkstoff-, Pharma- und Kosmetikindustrie durch eine interdisziplinäre Nachwuchsforschergruppe

Projektleitung:
Projektgruppenleitung:

Prof. Thomas Bley
Dr. Juliane Steingroewer

Ziele:

Kerngedanke des Projektes ist es, biotechnische Verfahren für die Produktion von Sekundärmetaboliten mit pflanzlichen Zell- und Gewebekulturen sowie ein produktspezifisches Downstream Processing an Hand unterschiedlicher Modellsysteme zu entwickeln. Damit sollen die verfahrenstechnischen Grundlagen für GMP-gerechte Komplettlösungen (Good Manufacturing Practice) zum Einsatz in der Holzwerkstoffindustrie (fungizide Beschichtungen), Lebensmittelindustrie (Farb- und Aromastoffe) sowie Pharma- und Kosmetikindustrie (Wirkstoffe) gelegt werden. Im Rahmen der Forschungsarbeiten wird eine Technologieplattform aufgebaut, auf deren Grundlage neue, innovative Verfahren in der Wirtschaft umgesetzt werden können.

Bild 1: Blasensäule mit Hairy roots v. B. vulgaris

Bild 2: Rührreaktor mit Suspensionskultur von Helianthus annuus

Bild 3: Blasensäule mit Hairy roots der Teufelskralle

Bild 4: Agarplatte mit Hairy roots von Beta vulgaris (Rote Beete)

(Die Bilder 1 bis 4 stammen aus bereits beendeten Projekten am Institut für Lebensmittel- und Bioverfahrenstechnik.)

Exemplarisch sollen transformierte und nicht transformierte Zellen von Salvia sp. (Salbei), Helianthus annuus (Sonnenblume) sowie Symphytum officinale (Beinwell) in Bezug auf ihre Sekundärmetabolit-Produktivität analysiert und optimiert werden. Weiterhin umfasst das Aufgabenfeld die Erzeugung, das Screening sowie die Analyse der Kallus- & Hairy root Kulturen bzw. der gebildeten Sekundärmetabolite sowie das entsprechende Downstream und Up Scale Processing.

Verfahren der Weißen Biotechnologie mit Pflanzenzellen bieten viele Vorteile, dennoch bleibt die Anwendung in der betrieblichen Praxis hinter den Erwartungen zurück. Deshalb werden im Rahmen dieses Projektes Hemmnisse, die den Transfer in die industrielle Großanwendung behindern, betrachtet und dargelegt. Wirtschaftlichkeit und Umweltauswirkungen werden für beispielhafte Verfahren der Weißen Biotechnologie untersucht. Hierfür wird der Produktionsprozess modelliert und mit klassischen Verfahren der Betriebswirtschaftslehre sowie der Umweltleistungsmessung mit dem Ziel analysiert, wichtige Stellgrößen für eine ökologische und ökonomische Optimierung zu identifizieren.

Eine weitere Zielstellung ist der Aufbau einer kompetenten, hoch motivierten Nachwuchsforschergruppe (Bild 5), um gut und vor allem in Sachsen ausgebildete akademische Fachkräfte mit wissenschaftlich und wirtschaftlich innovativen Aufgabenstellungen aus dem Bereich der Weißen Biotechnologie im Freistaat zu halten und somit der im Trend liegenden Abwanderung entgegen zu wirken.

Bild 5: Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der Arbeitsgruppe "Weiße Biotechnologie mit Pflanzenzellen“ v.l.n.r.: Christiane Haas, Maria Lisa Socher, Joachim Püschel, Dr. Juliane Steingroewer, Annemarie Lippert, Anne-Karen Hüske, Sibylle Schulz, Kristin Halbauer, Jan Endrikat, Katja Geipel, Felix Lenk, Felix Krujatz und Hubertus Delenk // Foto: TUD/MZ/MD/LIEBERT

Projektmitarbeiter:

(nach Lehrstühlen)

Lehrstuhl für Bioverfahrenstechnik, Institut für Lebensmittel- und Bioverfahrenstechnik , Fakultät Maschinenwesen

Prof. Thomas Bley
Tel.: +49-(0)351-463 32420
Bioverfahrenstechnik(at)tu-dresden.de

Nachwuchswissenschaftler/
sonst. Projektmitarbeiter

Themenschwerpunkte

Kontaktdaten

Dipl.-Ing.
Katja Geipel

α-Tocopherol-Produktion mit Helianthus annuus
verfahrenstechnische Prozessoptimierung

Tel.: +49-(0)351-463 39042

Katja.Geipel(at)tu-dresden.de

Dipl.-LMC
Sibylle Schulz

Methodenentwicklung zur Analytik pflanzlicher Metabolite
Prozessüberwachung der Metabolitproduktion insbesondere bei Hairy root Kulturen

Tel.: +49-(0)351-463 39042

Sibylle.Schulz(at)tu-dresden.de

Dipl.-Ing.
Felix Lenk

Modellierung des Zellwachstums von Kallus- und Hairy root Kulturen
Optimierung der Produktion von pflanzlichen Sekundärmetaboliten

Tel.: +49-(0)351-463 32781

Felix.Lenk(at)tu-dresden.de

VMTA
Kristin Halbauer

Laborantin

Tel.: +49-(0)351-463 35566

Kristin.Halbauer(at)
tu-dresden.de

Lehrstuhl für Pflanzenphysiologie, Institut für Botanik, Fachrichtung Biologie, Fakultät Mathematik und Naturwissenschaften

Prof. Jutta Ludwig-Müller
Tel.: +49-(0)351-463 33939
Jutta.Ludwig-Mueller(at)tu-dresden.de

Nachwuchswissenschaftler

Themenschwerpunkte

Kontaktdaten

Dipl.-Pharm.
Annemarie Lippert

Gewinnung von Metaboliten aus Hairy root Kulturen von Symphytum officinale
Ausschalten der Pyrrolizidinalkaloid-Synthese

Tel.: +49-(0)351-463 31989

Annemarie.Lippert(at)
mailbox.tu-dresden.de

Dipl.-Biol.
Joachim Püschel

Erzeugung transgener Helianthus annuus-Zelllinien mit verbesserter α-Tocopherol-Syntheseleistung
Charakterisierung und Quantifizierung gebildeter Sekundärmetabolite

Tel.: +49-(0)351-463 39550

Joachim.Pueschel(at)
mailbox.tu-dresden.de

Lehrstuhl für Betriebswirtschaftslehre, insbesondere betriebliche Umweltökonomie, Fakultät Wirtschaftswissenschaften

Prof. Edeltraud Günther
Tel.: +49-(0)351-463 34313
bu(at)mailbox.tu-dresden.de

Nachwuchswissenschaftler

Themenschwerpunkte

Kontaktdaten

Dipl.-Volkswirt
Jan Endrikat