Erforschung von Basidiomycota zur nachhaltigen Herstellung von Lebensmittelfarbstoffen

Abstract

In den letzten Jahren ist die Nachfrage nach neuen, natürlichen Farbstoffen stark gestiegen, insbesondere aufgrund ihres Einsatzes zur Färbung neuer veganer und vegetarischer Lebensmittel mit Ähnlichkeit zu Lebensmitteln tierischen Ursprungs. Gleichzeitig nimmt die Zurückhaltung der Verbraucher gegenüber Lebensmitteln, die mit synthetischen Farbstoffen gefärbt sind, zu. Die mikrobielle Produktion dieser Farbstoffe als nachhaltigere Methode stellt dabei eine vielversprechende Option dar. Eine interessante Gruppe von Organismen für die Farbstoffproduktion sind die Pilze des Phylum Basidiomycota, zu denen die meisten Speisepilze gehören. Beispielsweise wurden im Review von Velisek und Cejpek aus 2011, 87 pilzliche Farbstoffe und deren Derivate zusammengetragen [1]. Allerdings ist für viele Arten nicht bekannt, ob deren Farbstoffe auch in der industriell relevanteren submersen Kultivierung gebildet werden können. Daher wurden aus der Pilzstammsammlung des Instituts für Lebensmittelchemie und Lebensmittelbiotechnologie, welche über 500 Arten umfasst, 53 Kandidaten ausgewählt und einem Screening unterzogen, wobei ein besonderer Fokus auf rote, wasserlösliche Farbstoffe gelegt wurde. Im Emerskultur-Screening wurden verschiedenste Farbeindrücke von rot bis grün beobachtet. Basierend darauf wurden 22 Kandidaten für weitere Tests in Submerskultur ausgewählt. Unter Variation unterschiedlichster Kulturparameter sowie Medienzusammensetzungen konnten tiefbraune, orange sowie tief burgunderfarbene Überstände erzeugt werden. Besonders die Supplementation von Aminosäuren führt bei zwei Pilzen zur Ausbildung intensiv rot gefärbter Kulturüberstände. Um weiterführende Informationen über die Biosynthese und deren toxikologische Eigenschaften zu sammeln, wurde diese Farbstoffe aus dem Kulturüberstand isoliert und deren Strukturen mittels verschiedener Techniken wie HR-MS, ECD und NMR-Spektroskopie aufgeklärt. Dabei konnte der Farbstoff, der verantwortlich für die burgunderfarbenen Kulturüberstände einer Pleurotus Spezies ist, als neuartiges Meroterpenoid mit Aminoquinone Chromophor identifiziert werden. Somit konnten Informationen über die strukturelle Vielfalt, der durch Pilze produzierten Sekundärmetaboliten sowie deren Biosynthese gesammelt werden, sowie vielversprechende Kandidaten für die Anwendung als Lebensmittelfarbstoff identifiziert werden.