Norwegen exportiert Produkte aus Knäueltang (Laminoria hyperborea) und Knotentang (Ascophyllum nodosu) im Wert von mehr als 1 Milliarde NOK pro Jahr. Die Industrie gewinnt hauptsächlich Alginat aus Seetang, das in über 600 verschiedenen Produkten wie Farben, Softeis, Saucen, Bandagen, Windeln, Medikamenten gegen Sodbrennen und Material zur Einkapselung von Zellen und Medikamenten verwendet wird. Allerdings ist der Markt noch lange nicht gesättigt.
„Alginat wird auf dem Weltmarkt zu einem knappen Gut. Hier ergeben sich große Chancen, wenn wir mehr Seetang anbauen könnten, der Alginat von ausreichend guter Qualität liefert“, sagt Finn Aachmann, Professor an der norwegischen Universität für Wissenschaft und Technologie (NTNU). leitet die norwegische Meeresalgen-Bioraffinerie-Plattform.
Heutzutage wird wilder Knäueltang aus den großen Kelpwäldern geerntet, die natürlich entlang der norwegischen Küste wachsen, aber die Menge, die geerntet werden kann, ist begrenzt. Wir brauchen neue Ressourcen, wenn wir den norwegischen Seetangmarkt erweitern wollen. Kultivierter Seetang ist eine gute Alternative.
Die Kelp-Industrie expandiert
Seetang wächst so langsam, dass sich sein Anbau einfach nicht lohnt. Im letzten Jahrzehnt hat sich der Anbau schnell wachsender Seetangarten zu einem florierenden Wirtschaftszweig entwickelt.
„In diesem Jahr wurden zwischen 600 und 700 Tonnen Zuckertang und Flügeltang an Seilen im Meer gezüchtet“, sagt Katharina Nøkling-Eide, Ph.D. Kandidat bei der norwegischen Seaweed Biorefinery Platform.
Allerdings gibt es Alginat in vielen Formen, und kultivierter Zuckertang und Flügeltang produzieren kein Alginat von der gleichen hohen Qualität wie wilder Tang-Seetang. Kultivierter Seetang ist derzeit so teuer, dass er nur in der Lebensmittelproduktion verwendet wird.
„Das ist schade, denn durch die Entwicklung neuer, hochwertiger Produkte aus kultiviertem Seetang könnte die Produktion erheblich gesteigert werden. Alginat könnte eines dieser Produkte sein“, sagt Nøkling-Eide.
Glücklicherweise können uns neue Erkenntnisse dabei helfen, besseres Alginat aus dem kultivierten Seetang zu extrahieren. Diese Forschung wurde unter der Schirmherrschaft der norwegischen Seaweed Biorefinery Platform and Industrial Biotechnology (SFI-IB) durchgeführt, einem norwegischen Zentrum für forschungsbasierte Innovation.
Kulturelle Arten können genauso gut sein
„Wir haben eine neue Methode entwickelt, um Alginate aus kultiviertem Seetang effizient aufzuwerten“, sagt Aachmann.
Die Lösung sind Enzyme, sogenannte Epimerasen. Enzyme fördern chemische Reaktionen zwischen verschiedenen Stoffen, ohne dass die Enzyme selbst verbraucht werden.
„Diese Epimerasen wandeln Mannuronsäure in der Alginatkette in Guluronsäure um, sodass die Alginate den Tangalginaten ähnlicher sind als ursprünglich, was sie industriell nutzbarer macht“, sagt der Professor.
Vor mehr als 50 Jahren isolierten Forscher diese Enzyme erstmals aus einem alginatproduzierenden Bakterium in Trondheim, diese Forschung reicht also weit zurück. Allerdings hat die Algenindustrie die Lösung erst jetzt angenommen.
Benötigte zusätzliche Zeit und Ressourcen – bisher
„In den letzten 30 Jahren haben mehrere Studien gezeigt, dass wir diese Epimerasen zur Veredelung von Alginaten aus Seetang und Kelp nutzen können, aber die Kelp-Industrie hat noch nicht damit begonnen“, sagt Aachmann.
Die Aufwertung von Alginaten, nachdem sie aus der Kelp-Biomasse extrahiert und gereinigt wurden, erfordert zusätzlichen Zeit- und Ressourcenaufwand. Die Branche war also nicht wirklich in Versuchung, diese Methode anzuwenden.
Was wäre jedoch, wenn Sie diese Enzyme hinzufügen könnten, während Sie das Alginat aus Seetang extrahieren, sodass Sie anschließend keine zusätzliche Zeit und kein zusätzliches Geld dafür aufwenden müssten?
Genau das ist Forschern von SINTEF und der Norwegischen Universität für Wissenschaft und Technologie (NTNU) gelungen. Sie führten die Studie in einem gemeinsamen Labor für Seetang in Trondheim durch.
Verbessert das Alginat während der Extraktion
„Wir haben gezeigt, dass es möglich ist, während des eigentlichen Alginatextraktionsprozesses Alginate aus Zuckertang, Flügeltang und der Lamina-Fraktion, dem blattähnlichen Abschnitt an der Spitze des Stiels, zu epimerisieren“, sagt Nøkling-Eide.
Mit anderen Worten: Das Alginat wird gleichzeitig mit der Gewinnung aus Seetang raffiniert. Das spart Zeit und ist kostengünstig.
„In groß angelegten Versuchen ist es uns gelungen, aus kultiviertem Zuckertang ein Alginat zu gewinnen, das genauso gut war, wie die Industrie es normalerweise aus wild geerntetem Tangtang erhalten würde“, sagt Nøkling-Eide.
Auch mit kultiviertem Flügeltang sind die Forscher davon überzeugt, dass ähnliche Ergebnisse erzielt werden können.
Gute Nachrichten für Kelp-Anbauer
„Die Ergebnisse dieser Studie sind ermutigend. In Zukunft könnte norwegisches Alginat auch aus kultiviertem Seetang stammen“, sagt Aachmann.
Kelpbauern sind auf etablierte Seetangmärkte angewiesen, weil sie jemanden brauchen, an den sie ihren gesamten Seetang verkaufen können. Dies wird den Kelpbauern helfen, ihre Produktion weiter zu steigern.
„Der Alginatmarkt ist ein etablierter Markt, der dazu beitragen kann, den Lebensunterhalt der Kelpbauern in der Zukunft zu sichern. In diesem Sinne ist es eine Win-Win-Situation“, sagt Nøkling-Eide.
Die Ergebnisse sind veröffentlicht im Tagebuch Kohlenhydratpolymere.
Mehr Informationen:
Katharina Nøkling-Eide et al, In-Prozess-Epimerisierung von Alginaten aus Saccharina latissima, Alaria esculenta und Laminaria hyperborea, Kohlenhydratpolymere (2023). DOI: 10.1016/j.carbpol.2023.121557