Behandlung von Textilfarbstoffen durch aquatische Pilze

Abstract

In der vorliegenden Arbeit konnte die Eignung von aquatischen Pilzen zur Entfärbung von Textilfarbstoffen gezeigt werden. Durch ein zweistufiges Auswahlverfahren wurden drei besonders potente Stämme identifiziert. Diese drei Stämme konnten Ascomyceten-Teleomorphen zugeordnet werden. Die Entfärbungsleistungen der drei aquatischen Pilzstämme waren vergleichbar mit denen von parallel als Referenz mitgeführten Weißfäulepilzstämmen. In anschließenden Entfärbungsversuchen in Schüttelkolben wurden die Kulturbedingungen schrittweise den Eigenschaften realer Abwässer der Textilindustrie angenähert. Der Stamm Phoma sp. UHH 5-1-03 war in der Lage, auch unter praktisch relevanten Bedingungen Farbstofflösungen zu entfärben sowie deren chemischen Sauerstoffbedarf zu senken. Für diesen Stamm wurde ein Bioreaktorsystem optimiert und bis zum 10-L-Maßstab erfolgreich zur Behandlung von Modellabwässern eingesetzt. Die Beteiligung der Laccase aus Phoma sp. UHH 5-1-03 an Biotransformationsprozessen von Farbstoffen wurde nachgewiesen. Die Laccase besitzt ungewöhnliche und für potenzielle biotechnologische Anwendungen interessante Eigenschaften, wie durch die biochemische und molekulargenetische Charakterisierung gezeigt wurde. Unter Verwendung eines statistischen Experimentaldesigns wurde die Produktion der Laccase optimiert. Die dabei erreichten Laccasetiter zählen zu den höchsten bislang für Ascomyceten beschriebenen.

Within the presented work, the suitability of aquatic fungi for the decolourisation of textile dyes was shown. By means of a two step screening, three promising strains were chosen. These three strains have proven affiliations with ascomycete teleomorphs. The decolourisation performances of these strains were essentially comparable to those of simultaneously tested white rot fungal strains, which were included as references. The culture conditions were stepwise altered to mimic real textile dyeing effluents during decolourisation experiments in shaken flasks. Strain Phoma sp. UHH 5-1-03 was able to reduce the colour and the chemical oxygen demand of solutions under model waste water conditions. A bioreactor system was optimised for this strain and successfully applied for the treatment of model waste waters up to the 10-L-scale. The involvement of a laccase produced by Phoma sp. UHH 5-1-03 in the biotransformation of dyes was demonstrated. The laccase was characterised biochemically and on the genetic level. It possesses unusual properties, which render this enzyme interesting for potential biotechnological applications. A statistical experimental design was used to optimise the production of the investigated laccase. The laccase titers reached are amongst the highest ones described for ascomycetes so far.