Nachwachsende Rohstoffe in der Wikipedia, Band 4 - nova-Institut ...

Weiße Biotechnologie 261
Geschichte
Der Begriff Weiße Biotechnologie ist relativ jung, aber einige Methoden, die dieser Biotechnologie zugeordnet
werden, werden seit Jahrtausenden von der Menschheit genutzt. Dies geschah lange vor der Entdeckung der
Mikroorganismen oder gar dem Verständnis der zugrunde liegenden Prozesse. In zahlreichen Kulturen wurde z. B.
• die Vergärung zuckerhaltiger Nahrungsmittel zu Alkohol (Ethanolgärung)mit Hilfe von Hefen,
• die Milchsäuregärung unter Verwendung von Lactobacillus-Stämme oder
• die Essigsäureherstellung mit Hilfe von Acetobacter-Spezies
angewendet.
Louis Pasteur (1822-1895) entdeckte 1856 in verunreinigten Weinfässern Mikroorganismen, die er nach ihrer Form
mit dem griechischen Wort für Stäbchen Bacterion benannte. Die entdeckten Milchsäurebakterien (Lactobazillen)
produzierten aus Zucker durch Gärung Milchsäure, während in den Weinfässern Hefepilze den Zucker zu Alkohol
vergären sollten. Pasteur legte mit diesen Entdeckungen die Grundlage für das Verständnis von Fermentation bzw.
Gärung und begründete die moderne Mikrobiologie.
2008 arbeiteten von den 501 Biotech-Unternehmen in Deutschland 45 (rund 9 %) hauptsächlich auf dem Gebiet der
Industriellen Biotechnologie. Viele Unternehmen der chemischen Industrie setzen Methoden der Weißen
Biotechnologie ein, wurden bei dieser Umfrage aber nicht erfaßt, so dass die Bedeutung deutlich größer sein
dürfte. [1]
Methode
In der Weißen Biotechnologie werden, wie in den anderen Biotechnologien auch, verschiedene Möglichkeiten der
Biokonversion (Biokatalyse) eingesetzt, wie z. B. die Gewinnung von bestimmten Stoffwechselabfällen oder
-produkten (Katabolismus bzw. Anabolismus).
Die Auswahl eines in der biotechnologischen Anwendung eingesetzen Organismus kann z. B. erfolgen, weil er
bereits die Fähigkeit zur entsprechenden Biokonversion besitzt. Durch Zucht, Mutation und Selektion mit
konventionellen, nicht gentechnischen Methoden kann die Ausbeute gesteigert werden. In biotechnologischen
Anwendung eingesetzte Enzyme für die Biokonversion, wurden, bevor gentechnische Methoden verfügbar waren,
meist aus bestimmten Organismen oder Organen gewonnen, wie z. B. Lab aus Kälbermägen.
Durch die Entwicklung gentechnischer Methoden stehen der Weißen Biotechnologie (auch als Weiße Gentechnik
bezeichnet) deutlich erweiterte Möglichkeiten zur Verfügung. So können bereits eingesetzte Organismen, z. B. durch
gerichtete Evolution oder metabolic engineering, so optimiert werden, dass sie höhere Ausbeuten liefern. [3] Eine
weitere Option ist, bisher nicht mögliche Biokonversionen für den industriellen Einsatz verfügbar zu machen. Ein
Hindernis war z. B., dass viele Organismen sich für den Einsatz in der Weißen Biotechnologie nicht eigneten, z. B.
weil sie nicht oder zu schlecht in Fermentern (Bioreaktoren) kultiviert werden konnten. Mit gentechnischen
Methoden kann es möglich sein, das oder die benötigten Gene in eine gut kultivierbare Arten zu übertragen. Das
letztlich interessierende Produkt kann z. B. die chemische Verbindung sein, die von dem Enzym gebildet wird, das
durch dieses Gen codiert wird. Aber auch das Enzym (Protein) selbst kann das gewünschte Produkt sein (Molecular
farming). Ein bekanntes Beispiel ist die Herstellung des Peptidhormons Insulin mit Bakterien, die die Gewinnung
aus Schweinebauchspeicheldrüsen ablöste. [4]
Ein neuer Ansatz ist die Analyse von Metagenomen (Metagenomik). Lange konnten nur Gene bzw. Enzyme für die
Biotechnologie nutzbar gemacht werden, die aus Organismen stammten, die zumindest unter Laborbedingungen
kultivierbar waren. Mit neueren molekularbiologischen Methoden stehen nun ganze Metagenome (die Gesamtheit
der Gene aller Arten z. B. in einem Biotop) zur Verfügung. Insbesondere von den geschätzten zwei Milliarden Arten
von Mikroorganismen, von denen bisher nur wenige kultiviert werden konnten, verspricht man sich neue und bessere
Enzyme für biotechnologische Anwendungen. [5]