Polysaccharide - Stoffliche Nutzung nachwachsender Rohstoffe - page 272

Geeignete Spezies wäre z. B. das Bakterium Azotobacter vinelandii , das ein Polysaccharid pro-
duziert, das den Alginsäuren aus Braunalgen sehr ähnlich ist. Auch Pseudomonaden wie Pseu-
domonas aeruginosa kämen hierfür in Frage. Ein weiterer Vorteil wird in der Variations-
möglichkeit in der Struktur der gebildeten Polysaccharide gesehen, die von der Wahl des
Mikroorganismus und der Fermentationsbedingungen abhängig ist. Aber auch die Gewinnung
von Alginaten aus Bakterien und Pilzen weist ihre spezifischen Probleme auf: So ist es im
Hinblick auf eine industrielle Herstellung von Alginaten mittels Azotobacter vinelandii z. B.
notwendig, den Sauerstoff-Partialdruck während der Fermentation sehr genau einzustellen, da
nur in einem engen Bereich eine optimale Biomasse- und Alginatbildung stattfindet. Trotz
verschiedener technischer Herausforderungen und hoher Preise wird die Gewinnung von Algi-
naten aus Bakterien und Pilzen insbesondere für den medizinischen und pharmazeutischen
Bereich als vielversprechend angesehen, da die zielgerichtete Erzeugung sehr reiner Alginate
mit genau definierter chemischer Struktur für diese Branchen sehr vorteilhaft ist [206], [209].

4.7.1 Xanthan

Herstellung / Vorkommen
Xanthan ist ein Heteropolysaccharid, das von dem Bakterium Xanthomonas campestris unter
aeroben Bedingungen produziert wird [2]. Es war im Jahr 1964 das erste mikrobielle Polysac-
charid auf dem Markt. Die Herstellung erfolgt in Batch-Kulturen mit einer Fermentationszeit
von zwei bis vier Tagen und Ausbeuten von 50-80 % bezogen auf das eingesetzte Substrat
(Glucose). Die Produktivität beträgt 15-30 g/l [215]. Die Aufarbeitung erfolgt durch Fällung
mit Isopropanol, Trocknung und Mahlen. Die wichtigste anwendungstechnische Eigenschaft
des Xanthans, die Bildung hochviskoser Lösungen schon bei geringen Konzentrationen, er-
schwert die Herstellung: Sowohl die Sauerstoffversorgung als auch das Rühren des Mediums
sowie die Abtrennung des Xanthans von der restlichen Biomasse wird durch die Viskosität
erschwert [216].

Struktur / Eigenschaften
Die Struktur von Xanthan ist sehr komplex und besteht aus einer Hauptkette aus β-1,4-
glykosidisch gebundenen Glucose-Molekülen, d. h. eine Hauptkette, die mit Cellulose iden-
tisch ist [13]. Xanthan besitzt jedoch am O-3-Atom an jedem zweiten Glucose-Molekül Sei-
tenketten aus drei Saccharideinheiten bestehend aus β-D-Mannose, β-1,4-D-Glucuronsäure und
α -D-Mannose [31], so dass sich ein Verhältnis von Glucose : Mannose : Glucuronsäure von

2,8 : 2,0 : 2,0 ergibt [215]. Weiterhin sind Acetat-Gruppen (bis 4,7 %) und Pyruvat-Gruppen
(bis 3 %) enthalten [217]. Der Pyruvat-Anteil hat einen direkten Einfluss auf die Viskosität der
Xanthan-Lösungen. Bei 50 % der Seitenketten finden sich am Kettenende cyclische Acetale
aus Brenztraubensäure. Für die Molmasse des Xanthans werden Werte zwischen 2•10 6 und
15•10 6 g/mol angegeben [2], [13], [31].