Bioökonomie: Veredlung von Wirkstoffen

Pflanzenbasierte Wirkstoffe sind aus der Medizin nicht mehr wegzudenken. Grundlage für deren breite Anwendung ist die effiziente Gewinnung dieser Stoffe aus Arzneipflanzen.

Kamillenernte in Proschim. Wie Thymian ist Kamille ein Rohstoff, an dem die Wissenschaftler die Verfahren zur Herstellung ätherischer Öle testen. Bild: Stephanie Schulz.

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Durch ein neuartiges Verfahren können Wissenschaftler der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus-Senftenberg (BTU) die Wirkstoffe beispielsweise aus ätherischen Ölen effektiver nutzbar machen

Arzneipflanzen unterliegen natürlichen Schwankungen in ihrem Gehalt an hochwirksamen Bestandteilen. Durch den Klimawandel und kärgere Böden verringert sich zunehmend die Konzentration dieser Substanzen in den Rohstoffen. Die Qualität des konventionell gewonnenen ätherischen Öls sinkt. Die Arbeitsgruppe Phytoextraktion des Fachgebiets Prozess- und Anlagentechnik der BTU Cottbus-Senftenberg entwickelt innovative Verfahren, die die vorhandenen Wirkstoffe nahezu vollständig nutzbar machen und damit wertvolle Extrakte und Destillate erzeugen.

In dem Projekt "Entwicklung eines Verfahrens zur gezielten strukturellen Beeinflussung ätherischer Öle unter Nutzung der Hydrolatphase am Beispiel der Modellpflanze Thymian (Thymus vulgaris L.)" untersuchen die Forschenden herkömmliche Verfahren zur Herstellung ätherischer Öle wie die Destillation. In diesem Verfahren wird der erzeugte Wasserdampf durch den Rohstoff Thymian geleitet. Der Wasserdampf reichert sich an, wird abgeführt und an anderer Stelle auskondensiert. Durch den Dichteunterschied sondert sich das wirkstoffreiche Öl vom Wasser ab und kann gewonnen werden. "Das auskondensierte Wasser wird in diesem Verfahren bisher nicht genutzt", sagt der Leiter der Arbeitsgruppe Dr.-Ing. Constantin Jurischka. "In diesem Wasser sind aber noch gelöste Bestandteile des ätherischen Öls enthalten." Oft sind dies die eigentlichen Wertstoffe. Sie gehen bisher verloren. "Das in der herkömmlichen Destillation anfallende Wasser kann bei unserem Verfahren im Kreislauf geführt werden, was zu einer Beeinflussung der Zusammensetzung des ätherischen Öls führt", beschreibt der Wissenschaftler. "Das entstandene Öl kann so bis zu einem definierten Wirkstoffgehalt angereichert werden. Das Produkt entspricht dann wieder den vorgegebenen Normen."

Dr.-Ing. Constantin Jurischka und sein Team greifen in ihrer Arbeit auf einen umfangreichen Baukasten an individuell anpassbaren Einzelverfahren zurück und verknüpfen diese Methoden miteinander. Die Forschung der Arbeitsgruppe unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Harvey Arellano-Garcia zielt darauf ab, wertgebende, pflanzenbasierte Stoffe und Stoffgruppen aus Arznei- und Gewürzpflanzen mit weitreichendem Nutzen und hohem wirtschaftlichen Potential zu identifizieren und gleichzeitig eine stoffschonende Veredlungstechnologie innerhalb kürzester Zeit zur Verfügung stellen zu können. "Durch Unsicherheitsfaktoren wie den Klimawandel und die künftige Flächenförderpolitik kann der Anbau von oft an Boden und Standort anspruchslosen Arzneipflanzen mit interessanten Inhaltsstoffen eine Einkommensalternative darstellen", so Jurischka. "Die Wertschöpfung auf konventionell eher ertragskritischen Flächen wird intensiviert und strukturschwache Regionen werden gestärkt. Zudem können Landwirte durch innovative Verfahren auf den Pestizid-Einsatz verzichten und damit die Biodiversität fördern."

Das Projekt "Entwicklung eines Verfahrens zur gezielten strukturellen Beeinflussung ätherischer Öle unter Nutzung der Hydrolatphase am Beispiel der Modellpflanze Thymian (Thymus vulgaris L.)" wird bis Februar 2023 durch die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) gefördert. Projektträger ist das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft. (BTU)

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