Entwicklung eines zweistufigen Photobioreaktors zur in vitro-Produktion von Polyhydroxybutyrat (PHB) in Nostoc muscorum

Masterthesis
Bearbeiter: B.Sc. Oliver Korzeng, BGT, Leibniz Universität Hannover


In Anbetracht schwindender fossiler Ressourcen und in diesem Zusammenhang steigenden Rohstoffpreisen werden
nachwachsende und recycelte Rohstoffe in Zukunft zunehmend an Bedeutung gewinnen. Plastik und andere 
Kunststoffe werden aus Erdöl gewonnen und angesichts der Entwicklung des Ölpreises wird speziell in diesem 
Bereich ein großer Bedarf entstehen. Auch für die wachsenden Müllberge sowie die in den Weltmeeren befindliche 
Plastikverschmutzung müssen Lösungen gefunden werden. Polyhydroxybuterat (PHB) ist ein biologisch abbaubares, 
fermentativ aus Zucker oder Stärke, aber auch photoautotroph herstellbares Polymer mit Eigenschaften, die mit 
Polypropylen vergleichbar sind. Einige Arten von Cyanobakterien der Gattung Nostoc sind befähigt, Biopolymere mit 
plastikähnlichen Eigenschaften aufzubauen und einzulagern. Dabei hat sich gezeigt, dass Nostoc muscorum PHB 
unter Stickstoff- oder Phosphatmangel photoautotroph produzieren kann. Ziel der Masterarbeit ist die Entwicklung 
eines Systems zur kontinuierlichen Kultur von Nostoc muscorum mit dem Ziel der PHB-Anreicherung in möglichst hohen 
Konzentrationen in Zellen. Dabei wird ein zweistufiger Photobioreaktor ausgearbeitet, in dem die Kultur einerseits 
unter Optimalbedingungen vermehrt und andererseits unter Stressbedingungen zur Einlagerung von PHB angeregt 
werden soll. Die Stressbedingungen werden durch Stickstoffmangel hervorgerufen, welcher die PHB-Produktion 
nachweislich induziert. Nostoc muscorum kann Luftstickstoff fixieren und neigt zur Zellaggregation (Koloniebildung), 
daher wurde die Notwendigkeit der Entwicklung eines geeigneten Kultursystems im Zuge einer anderen Arbeit in der 
Arbeitsgruppe deutlich.