CaroMaize – Mit hochpreisigen Carotinoiden angereicherter Mais als Rohmaterial für die Industrie und zur Verbesserung von Tierfutter

• Förderprogramm: PLANT-KBBE III Verbundvorhaben (BMBF)
• Bearbeitungszeitraum: 01.01.2013 – 30.04.2014 (Teil PPM)

Projektpartner:

• Goethe Universität Frankfurt, Deutschland
• Universidad de Lleida, Spanien
• INRA, Montpellier, Frankreich
• Royal Holloway University of London, Großbritannien
• PCF PartnerChip, Evry, Frankreich
• Piensos del Segre, Balaguer, Spanien
• Trow Nutrition Deutschland, Burgheim

Ausgangslage:

Als Carotinoide bezeichnet man eine umfangreiche Klasse an natürlichen Farbstoffen, die eine gelbe bis rötliche Färbung verursachen.

Diese werden häufig als Futtermittelzusatzstoff eingesetzt, um beispielsweise beim Zuchtlachs die Farbe des Fleisches zu beeinflussen, das ohne Zusatz ergrauen würde. Auch Flamingos im Zoo werden zusätzlich mit Carotinoiden gefüttert, da diese dort keine carotinhaltigen Krebse und Algen aufnehmen können und sonst ihre Gefiederfärbung verlieren würden. Ebenso kann die Färbung des Eidotters durch Futtermittelzusätze für Hühner beeinflusst werden, denn die Tiere fressen kaum noch Gras oder Mais, die natürliche Carotinoide enthalten.

Ziel des Projektes ist die Produktion von kommerziell bedeutenden Carotenoiden: Antioxidatives Astaxanthin und ß-Carotenoide für die generelle Nutzung und zur Anwendung in der Fischzucht sowie als Bestandteil von Hühnerfutter. Durch Biosynthese sollen Carotenoide in Mais implementiert und die Produkte zur Nutzung in Tierfutter und anderen Ressourcen verwendet werden.

Das Projekt umfasst die Metabolic-Konstruktion in Maislinen, die Analyse auf entsprechender Systemebene mit modernen omics-Technologien und die Anwendung in Fütterungsversuchen mit ß-Caroten-Mais bei Hühnern sowie die Gewinnung von astaxanthinreichem öl für Lachse.

Ziele des Teilprojektes bei PPM:

Es soll eine Darstellung des konventionellen Maisöl-Gewinnungsprozesses erarbeitet werden. Dieser soll dann hinsichtlich der Gewinnung eines astaxanthinhaltigen öles aus modifizierten Maiskeimen optimiert werden. Des Weiteren soll die Raffination von astaxanthinhaltigem Maiskeimöl optimiert und die kleintechnische Durchführung des optimalen Gewinnungsprozesses erprobt werden. Im Anschluss sollen öl-Muster für Fütterungsversuche an Fischen bereitgestellt werden.

Ergebnisse:

Zur Entwicklung eines Verfahrens zur Gewinnung von astaxanthinreichem öl aus einer neuartigen Züchtung von Maiskörnern wurden Labor- und Technikumsversuche zur Bestimmung der unterschiedlichen Prozessparameter durchgeführt.
In den kleintechnischen Versuchen wurden astaxanthinreiche Maiskörner vom Projektpartner Universität Lleida verarbeitet. Die Maiskörner hatten einen ölgehalt von 5,3 Ma % sowie einen Astaxanthingehalt von 16,8 µg/g.
Es konnten mit unterschiedlichen Methoden :
– 3 stufige Methanolextraktion
– 2 stufige Methanolextraktion und
– Kombinierte Extraktion mit Hexan und Ethanol
astaxanthinhaltiges öl für Fischfütterungsversuche gewonnen werden. Eine Raffination des öles war nicht erforderlich. Der angestrebte Zielwert von 150 mg/kg Astaxanthin im öl wurde aber nicht erreicht. Die Ursache für dieses Ergebnis ist nicht die erzielte Ausbeute von Astaxanthin aus dem Maiskörnern durch den Extraktionsprozess die bis zu 85 % betrug, sondern die Schwierigkeiten mit der Verarbeitung/Aufbereitung des gewonnenen öligen Extraktes. Das ölige Extrakt war teilweise stark mit Stärkebestandteilen beladen. Versuche zur Trennung des öles von den unerwünschten stärkehaltigen Bestandteilen konnten nur teilweise erfolgreich gestaltet werden. Diese Erscheinungen führten sowohl zu Verlusten an öl als auch zu Astaxanthinverlusten.