Entwicklung industrieller Mikroalgen zur Herstellung von gesundem biologischem Öl

Laut einer Studie unter der Leitung von Forschern des Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT ), Chinesische Akademie der Wissenschaften (CAS).

Diese Studie wurde veröffentlicht in Pflanzenphysiologie am 30.08.

Diese als Triacylglycerine bezeichneten biologischen Öle sind die Hauptform der Energiespeicherung in Zellen und kommen in allen Pflanzenölen und tierischen Fetten vor – aber sie sind nicht gleich.

Jedes Triacylglycerinmolekül besteht aus drei Fettsäureeinheiten, die an einem Glyceringerüst verankert sind. Abhängig von der Kettenlänge der Fettsäuren kann jedes Molekül als langkettiges Triacylglycerol oder mittelkettiges Triacylglycerol (MCT) klassifiziert werden, die sich in Anwendungsbereich, wirtschaftlichem Wert und Marktpotenzial unterscheiden.

„Während der Verdauung werden MCTs in mittelkettige Fettsäuren umgewandelt, die das Fettgewebe umgehen und die Wahrscheinlichkeit einer Umwandlung in Fettgewebe verringern“, sagte Xu Jian, Professor am Single-Cell Center von QIBEBT. „Es erhöht auch den Energieverbrauch, die Fettoxidation und das Sättigungsgefühl und senkt die Energie- und Nahrungsaufnahme sowohl bei schlanken als auch bei fettleibigen Personen.“

Das Problem ist die Verfügbarkeit. MCT-Öl kann nur durch die Verarbeitung von Ölen aus Palm- und Kokosnusspflanzen hergestellt werden, die beide auf das Wachstum in tropischen und subtropischen Regionen beschränkt sind.

„Außerdem werden nur etwa 3 % der gesamten Pflanzenmasse in Form von Öl gespeichert, daher brauchen wir ein effizienteres und vielseitigeres Ausgangsmaterial“, erklärt Xin Yi, außerordentlicher Professor am Single-Cell Center, die begrenzte Verfügbarkeit von MCT hat die Erforschung des Produkts in großem Umfang behindert.

Die marine Mikroalge Nannochloropsis oceanica hat mit ihrem hohen photosynthetischen Wachstumspotenzial und ihrem reichen Ölgehalt in der Forschungsgemeinschaft große Aufmerksamkeit erregt, es wurde jedoch allgemein festgestellt, dass sie nur 0,01 % bis 0,05 % MCT enthält. Trotz dieses geringen Gehalts ergab eine genetische Analyse zuvor Hinweise auf einen nativen MCT-Assemblierungsmechanismus in dieser Mikroalge.

In dieser Studie entdeckten die Forscher in der Mikroalge zwei spezifische Enzyme, die sich dem Zusammenbau von mittelkettigen Fettsäuren widmen. Diese beiden sehr talentierten Enzyme können, wenn sie mit zusätzlichen Enzymen gestapelt werden, die dem spezialisierten MCT-Montagemechanismus Substrate zuführen, die MCT-Produktivität in der Hochphase der Ölförderung um das 64,8-fache steigern.

Eine solche funktionelle Spezialisierung dieser Proteine ​​bei der Bestimmung der Kettenlänge von Produkten offenbart eine bisher unbekannte Dimension der Kontrolle in zellulärem Triacylglycerin, die für die Herstellung anpassbarer Öle in Mikroalgen genutzt werden kann.

Die Forscher planen, die MCT-Produktion weiter zu verbessern, indem sie die Moleküle genetisch manipulieren, um den Abbau zu stoppen, die Länge der Fettsäuren zu kontrollieren und den Gesamtgehalt an Triacylglycerin zu erhöhen.

„Solche Bemühungen sollten die zelluläre MCT-Produktion weiter verbessern und das Tempo der Entwicklung industrieller Mikroalgen zu effizienten und nachhaltigen Rohstoffen für anpassbare Öle beschleunigen“, sagte Hu Chunxiu, außerordentlicher Professor am Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) von CAS.