In der traditionellen russischen Medizin wird Rosenwurz-Extrakt schon seit Langem genutzt, um Konzentration und Gedächtnisleistung zu verbessern. Und tatsächlich konnten einige Studien die positive Wirkung bestätigen – und dabei auch den Wirkstoff identifizieren: eine Ferulasäure-Verbindung.
„Laut einer Studie wird die Lernleistung von Fruchtfliegen dadurch um 24 Prozent gesteigert“, sagt Prof. Dr. Markus Pietzsch vom Institut für Pharmazie der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU). „Es handelt sich also nicht nur um eine gefühlte Wirkung.“ Ferulasäure ist zudem Ausgangssubstanz für Aromastoffe wie Vanillin oder das typische Weizenbier-Aroma.
Die Herstellung des Naturstoffs gestaltet sich bislang jedoch aufwendig: Sie erfolgt mithilfe von Lösungsmitteln und Hitze aus Produktionsrückständen von Mais, Weizen oder Reis. Einfacher und kostengünstiger wäre es, Ferulasäure biotechnologisch mithilfe von Mikroorganismen herzustellen.
Um herauszufinden, welche Stoffwechselprozesse für die Synthese der Ferulasäure in Pflanzen von Bedeutung sind, kooperiert Pietzsch schon seit Jahren mit dem Leibniz-Instituts für Pflanzenbiochemie (IPB) in Halle. Gemeinsam mit dem dortigen Abteilungsleiter für Natur- und Wirkstoffchemie, Prof. Dr. Ludger Wessjohann, ist es ihm gelungen, die Enzyme zu isolieren, die für die Produktion von Ferulasäure wichtig sind. Auch ein Prozess zur Herstellung wurde bereits entwickelt. Dafür wurden E.-coli-Bakterien so verändert, dass sie die gleichen Enzyme produzieren und so auch die Säure herstellen können.
Hin zum industriellen Verfahren
Das Verfahren soll nun im Rahmen eines dreijährigen Projekts zum industriellen Maßstab gebracht werden. Das BMBF fördert das Vorhaben mit 1,5 Millionen Euro.
Ferulasäure dient dabei als Ausgangssubstanz für zwei verschiedene Zielprodukte: gesundheitsfördernde Substanzen und Geschmacksstoffe. „Es gibt antimikrobielle und neuroprotektive Verbindungen, die sich von Ferulasäure ableiten“, sagt Pietzsch. Außerdem sollen sogenannte bittermaskierende Stoffe nach einem Verfahren des IPB produziert werden, die Lebensmitteln zugesetzt werden können.
Ist der Produktionsprozess an der MLU so weit optimiert, dass die Zielprodukte im Labormaßstab hergestellt werden können, gibt Pietzsch an seine ehemalige Doktorandin Katja Patzsch am Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP in Leuna ab. Sie ist Expertin dafür, biotechnologische Prozesse zu verbessern und zu skalieren. Das CBP verfügt über Fermentationsanlagen, die bis zu 10.000 l fassen. „Das ist die Vorstufe für die industrielle Produktion“, erklärt Patzsch.
Die Nachfrage nach dem Naturstoff ist groß. Er bildet die Grundlage für biotechnologische Verfahren zur Herstellung von Vanillin und wird in Asien bereits Lebensmitteln zugesetzt und als Gewürz verwendet. Aufgrund ihrer antimikrobiellen Eigenschaften findet Ferulasäure ebenfalls Anwendung in der Medizin und Kosmetikindustrie.
