Aus dem Themenbereich Forschung

Erfolge der Förderung: Waschen bei 20°C

Wir schreiben das Jahr 1920. In der Waschküche herrscht eine enorme Hitze, die Luft ist stickig, die Waschfrauen stehen müde und ausgelaugt an den Waschkesseln und kochen auf Hochtouren die schmutzige Wäsche. Und dann das lästige Schrubben - denn die Wäsche muss ja sauber werden.Seitdem hat sich viel verändert. Die automatische Waschmaschine wurde erfunden, Männer stehen nun auch an der Waschmaschine und sortieren gewissenhaft Fein- und Kochwäsche. Moderne Wasch- und Reinigungsmittel entfernen ohne kraftraubendes Schrubben und Scheuern effektiv und umweltschonend selbst hartnäckigste Schmutzflecke. Die hohe Leistung der Waschmittel ist unter anderem speziellen Enzymen, wie z. B. Proteasen, Amylasen, Cellulasen oder Lipasen, zu verdanken. Diese Biokatalysatoren beschleunigen biochemische Reaktionen und entfalten bereits bei geringen Temperaturen und in kleinsten Mengen ihre Wirkungskraft. Enzyme verbessern somit nicht nur das Waschergebnis, sondern sie senken gleichzeitig die Kosten und den Energieverbrauch. Je tiefer das Temperaturoptimum der Waschenzyme, desto niedriger der Energieverbrauch. Ein Vorteil für Mensch und Umwelt.

Läppchen, die unterschiedliche Schmutzarten enthalten, erlauben die Bewertung der Enzym-leistung in kleinem Maßstab.
Bildnachweis: Henkel AG & Co. KGaA Enzyme zu finden, die bei tiefen Waschtemperaturen effizient arbeiten, war 2004 das erklärte Ziel des Konsumgüterherstellers Henkel AG & Co. KGaA und ihres Kooperationspartners der BRAIN AG. In dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekt "Neue effiziente Waschprozesse bei tiefen Temperaturen - Tieftemperaturprotease" machten sich die Wissenschaftler beider Unternehmen gemeinsam auf die Suche nach neuen Proteasen, die als Waschmittelenzyme bei niedrigen Temperaturen eine optimale Wirkung zeigen.

Zum Erreichen ihrer Forschungsziele isolierten die Wissenschaftler in kühlen und gemäßigten Böden lebende Mikroorganismen. Diese produzieren eine Vielzahl von Proteinen, darunter auch unterschiedliche Enzymvarianten. Um eine möglichst hohe Anzahl neuer Tieftemperaturproteasen zu detektieren, setzten die Forscher neben im Labor kultivierbaren Mikroorganismen vor allem auch auf nicht-kultivierbare Mikroorganismen. Hier kam das Fachwissen der Biotechnologen von BRAIN zum Tragen. Die Wissenschaftler isolierten die Gene für die gewünschten Enzyme direkt aus Bodenproben, vermehrten sie im Labor und setzten sie in kultivierbare Mikroorganismen ein. Entstanden ist eine Metagenom-Bank, die die gesamte genetische Information aller in einem Habitat lebenden Mikroorganismen abbildet. Die erfasste genetische Information wurde auf die gesuchte Protease-Aktivität gemustert. Auf diese Weise können Enzyme identifiziert werden, die klassischen Screening-Methoden nicht zugänglich sind.

Platten, die Läppchen mit einem definierten Schmutz enthalten, erlauben das Screening nach besseren Waschleistungen.
Bildnachweis: Henkel AG & Co. KGaA Die Enzym-Spezialisten bei Henkel konnten gemeinsam mit den Wissenschaftlern von BRAIN Enzyme aus mehr als 10.000 Bakterienstämmen isolieren. Die neu identifizierten Tieftemperaturproteasen wurden charakterisiert, auf ihre Waschleistung hin untersucht und schließlich auf Produktionseignung geprüft. Die zeit- und arbeitsintensive Forschung hat sich ausgezahlt, denn das Forscherteam beider Unternehmen konnte eine Protease ausfindig machen, die hartnäckigste Schmutzflecken entfernt und selbst bei 20°C eine effiziente Waschleistung liefert. Diese Tieftemperaturprotease war der Prototyp einer neuen Generation von Hochleistungsenzymen, die heute in Henkel-Waschmitteln eingesetzt werden. Das Forschungsprojekt leistete somit einen wichtigen Beitrag zu einem nachhaltigeren Waschprozess, der den Einsatz von Energie und Wasser deutlich reduziert. Der Gründer der BRAIN AG, Dr. Holger Zinke, konnte sich für diesen Erfolg über die Auszeichnung mit dem Deutschen Umweltpreis 2008 freuen.