Enzymatische Methode

Eine geruchsneutralere Methode ist die Spaltung der glycosidischen Bindungen mit Enzymen. Diese Enzyme sind dabei stets für die Spaltung eines Polysaccharids spezifisch. So kann das Enzym α-Amylase nur die α-1,4-gylcosidischen Bindungen spalten, wohingegen es bei der Cellulose keine Reaktion katalysieren kann. Die Cellulose kann hingegen von Cellulasen gespalten werden.

Diese Enzyme lassen sich aus verschiedensten Organismen isolieren. So kann z. B. die α-Amylase aus menschlichem Speichel gewonnen werden, die Cellulasen können von dem leicht erhältlichen Bakterium Cellulomonas uda gewonnen werden.

Unsere Versuchsansätze behandelten wir mit einem Cocktail aus mehreren Enzymen. Dazu ging man wie folgt vor:

Die Algenprobe wurde zuerst mit Hilfe eines Mixers homogenisiert und Teile der Zellen somit aufgeschlossen. Danach wurden Proteine in dem Zellaufschluss durch kurzes Aufkochen der Lösung irreversibel durch Hitze deaktiviert. Es wurde nun das Enzym Bromelain, welches eine Cysteinyl-Protease ist, zugegeben und damit zuerst die Proteine in der Lösung, in kleinere Fragmente zerlegt. Auch das Bromelain wurde durch Hitze deaktiviert, nachdem es über eine Stunde bei 50 °C inkubiert wurde. Im nächsten Schritt wurden nun ein Enzym-Mix hinzugefügt, welcher die Polysaccharide in die Monomere überführen sollte. Dieser Enzym-Mix enthielt α-Amylase,

β-Amylase, einen Cellulasen-Mix und β-Galactosidase. Der Ansatz wurde bei 30 °C für einen Tag inkubiert und dann von den Proteinen gereinigt, wie es in den Aufreinigungsmethoden (siehe „Aufreinigungsmethoden“) beschrieben ist.

Es wurden verschiedene Enzymkonzentrationen und Inkubationszeiten ausprobiert. Zur Verwunderung der Gruppe führten diese aber immer zu ungefähr der gleichen, recht geringen Menge an reduzierenden Kohlenhydraten, was die Vermutung nahelegt, dass entweder die Kapazitäten der Alge schnell ausgeschöpft sind, oder dass diverse uns unbekannte Inhibitoren in der Lösung die Enzyme hemmten.

Aus Gründen des Zentrifugenröhrenvolumens konnten wir leider nie mehr als 5 g Algenmasse auf einmal bearbeiten, was zwar zu nachweisbaren Mengen an Zuckern führte, aber es uns nicht ermöglichte, den Zucker auskristallisieren zu lassen. Ebenfalls machten uns diverse bakterielle Kontaminenten zu Schaffen, welche in unseren Zuckerlösungen, in denen der Zucker ohnehin schon in niedriger Konzentration vorlag, lebten und dabei den Zucker verstoffwechselten. So konnte mehrmals ein ethanolähnlicher Geruch festgestellt werden. Verstärkt trat dieser auf, als Lösungen gezielt mit der Hefe Saccharomyces cerevisiae geimpft wurden. Allerdings wurden auch diese Versuche nach einiger Zeit unterbrochen, da auch in diesem Fall die Geruchsbelästigung den Schulfrieden hätte stören können. Nichts desto trotz konnte damit, wenn auch nicht quantitativ auswertbar, nachgewiesen werden, dass auch unser Algenzucker biotechnologisch in Alkohole vergärt werden kann. Dies ist insbesonders für die Forschung an Biotreibstoffen interessant.

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