Über uns
Am Kompetenzzentrum Algenbiotechnologie (CAB) an der Hochschule Anhalt beschäftigt sich ein multidisziplinäres Team unter Leitung von Prof. Dr. Carola Griehl seit über 20 Jahren mit der biotechnologischen Gewinnung von Wert- und Wirkstoffen aus Mikroalgen. Dabei existiert ein hohes Maß an Erfahrung – angefangen mit der Stammauswahl und Kultivierung über die Stoffwechselphysiologie der Mikroalgen bis hin zur Produktgewinnung und -analytik.
Für die Forschungsarbeiten am CAB wurde eine Sammlung von Mikroalgenkulturen aus Süßwasser und terrestrischen Lebensräumen aufgebaut, die derzeit über 300 Stämme umfasst und kontinuierlich mit neuen Stämmen erweitert wird. Ein Algentechnikum ermöglicht die Überführung der Kultivierungsverfahren aus dem Labor in die industrielle Praxis. Das CAB ist gerätetechnisch hervorragend ausgestattet. Zur qualitativen und quantitativen Erfassung von Algeninhaltsstoffen wird eine breite Palette analytischer Methoden angewandt.
Die chemische Diversität der Sekundärmetabolite macht Mikroalgen und Cyanobakterien auch für die pharmazeutische Forschung attraktiv. Daher wurde in Kooperation mit Prof. Dr. Stephan Schilling (AG Wirkstoffbiochemie) und dem Fraunhofer IZI-MWT Halle ein Algenwirkstoffzentrum (Zentrum für Naturstoffbasierte Therapeutika – ZNT) als separater Labortrakt mit Zellkulturlabor neu eingerichtet.
Leistungen
- Isolierung und Charakterisierung neuer Algen aus der Natur (eigene Stammsammlung) & Screening hinsichtlich Kultivierbarkeit und Wertstoffgewinnung
- Photoautotrophe Kultivierung von Mikroalgen (Grünalgen, Rotalgen, Kieselalgen, Eustigmatophyceae u.a.) sowie Cyanobakterien
- Entwicklung von Verfahren zur Gewinnung von blauen Phycobiliproteinen, Omega-3-Fettsäuren, bioaktiven Algen-Carotinoiden wie Astaxanthin, Canthaxanthin und Fucoxanthin
- Evaluierung neuer Algenarten (darunter auch Eigenisolate) für die Lebensmittelanwendung
- Heterotrophe Kultivierung von Mikroalgen und Entwicklung von Verfahren zur Gewinnung veganer Proteine
- Isolierung und Charakterisierung von pharmazeutischen Wirkstoffen aus Mikroalgen
- Gewinnung extrazellulärer Kohlenwasserstoffe aus Grünalgen der Gattung Botryococcus durch ein patentiertes Milking-Verfahren
- Gewinnung von Polyhydroxyalkanoaten aus Cyanobakterien als Biokunststoffe und prozessbegleitende Analytik
- Einfluss von Diversitätseffekten auf die Stabilität von Mikroalgengemeinschaften in Photobioreaktoren – Untersuchungen zur Kontaminationsanfälligkeit von Algenkulturen
- Erschließung von Stoffkreisläufen: CO2-Fixierung durch Mikroalgen, Abwasserbehandlung durch Mikroalgen, Vergärung von Algenresten zu Biogas
Spezialisierung
Algenstammsammlung:
Hauptaufgaben sind die Stammerhaltung auf Schräg-Agar, Agar-Platten und in Suspensionkultur und die Bereitstellung von Inokula für biotechnologische Anwendungen. Außerdem werden neue Algenstämme in natürlichen Habitaten gesammelt und anschließend isoliert und weiter untersucht. Aktuell umfasst die Köthener Stammsammlung (Koethen Algal Strain Collection – KASC) 95 Algenstämme aus anderen Stammsammlungen und ca. 250 selbstisolierte neue Stämme. Bei diesen Algen handelt es um aquatische, aeroterrestrische und einige marine Mikroalgen verschiedener taxonomischer Familien.
Algenkultivierung:
In den Kultivierungslaboren werden Mikroalgen im Labormaßstab kultiviert. Durch Variation von Makro- und Mikronährstoffen, Lichtbedingungen, Temperatur, Begasung etc. werden optimale Kultivierungsbedingungen hinsichtlich Biomasse- und Produktbildung ermittelt, um anschließend Biomasse für weitere Untersuchungen oder für die Applikationsentwicklung zu produzieren. Außerdem werden Forschungsarbeiten durchgeführt zur Stoffwechsel-physiologie und zur Funktionsweise von Biozönosen in der industriellen Algenproduktion.
Bioanalytik:
In den Bioanalytiklaboren werden Algenbiomassen, Algenextrakte und aufgereinigte Extraktfraktionen mit unterschiedlichen Methoden hinsichtlich Inhaltsstoffzusammensetzung und bioaktiver Wirkung untersucht: Elementargehalt CHNS, Qualitative und quantitative Analyse Carotinoide, Chlorophylle, Fettsäuren, Lipidgruppen, Aminosäuren, Kohlenhydrate u.a. mit spektroskopischen, chromatographischen und massenspektrometrischen Methoden, Strukturanalyse Sulfolipide, Botryococcene und weitere spezielle Metabolite mit massenspektrometrischen Methoden, Protein- und DNA-Extraktion, Protein- und DNA-Quantifizierung, Agarose-Gele, SDS-PAGE, SEC, Real-Time-PCR, Antioxidantien, in-vitro Assays Bioaktivität (Antimikrobielle Wirkung, Entzündungshemmung, Glutaminylcyclase-Inhibitoren, Kollagenase-Inhibitoren, Meprin-Inhibitoren u.a.)
Produktaufarbeitung:
Nach der Ernte wird die Algenbiomasse zur Analyse und Gewinnung der Inhaltsstoffe mechanisch aufgeschlossen und mit unterschiedlichen Lösungsmitteln extrahiert. Die Extrakte können anschließend fraktioniert und weiter aufgereinigt werden.
Algentechnikum:
Überführung der Kultivierungsverfahren aus dem Labor in die industrielle Praxis. Innovative Tannenbaumreaktoren mit biomimetischer Form und temperierbarem Doppelschlauch-system auf Silikonbasis, Durchmischung über Pumpen. Produktion von bis zu 130 kg Biomasse pro Jahr (bei einer Betriebszeit von 220 Tagen). Produktion unter HACCP-Kontrolle möglich
Biogas:
Vergärung von lignocellulose-haltigen Reststoffen & Stroh u.a. durch Einsatz von Pansenorganismen. Vergärung von Algenresten und Kopplung der Algenbiotechnologie mit der Biogastechnologie. CO2-Fixierung durch Mikroalgen. Abwasserreinigung durch Mikroalgen