ENZYMATISCH WIRKENDE MISCHUNG, SOWIE VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG DIESER MISCHUNG

Vorliegende Erfindung betrifft eine enzymatisch wirkende Mischung, sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass Enzyme verwendet werden können, um den biologischen Abbau von organischen Stoffen zu fördern. Dabei ist es besonders vorteilhaft, die wirksamen Enzyme direkt in die Systeme zu geben, die mit organischen Stoffen verunreinigt sind. Insbesondere ist hierbei der Augenmerk auf Kläranlagen gelegt worden.

Eine andere Art des biologischen Abbaus von Stoffen ist durch mikro- biotische Mischungen gegeben, bei denen mit Hilfe der Zusammenwirkung speziell ausgesuchter Mikroorganismen ein Abbau der Schadstoffe erreicht wird.

Nachteilig an diesem Stand der Technik ist jedoch, dass zwar die mi- krobiotische Mischung bessere Abbaueigenschaften aufweist, aber in ihrer Herstellung teuer ist. Zudem brauchen Mikroorganismen für ihr überleben bestimmte Umweltbedingungen, die nicht immer gegeben sind, wodurch ihr Einsatzbereich limitiert ist.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es deshalb, diese Nachteile zu überwinden.

Diese Aufgabe wird durch eine enzymatisch wirkende Mischung gemäß Patentanspruch 1 , und ein Verfahren zum Herstellen dieser enzymatisch wirkenden Mischung gemäß Patentanspruch 6 gelöst.

Dabei wird ausgenützt, dass die Wirksamkeit einer mikrobiotischen Mischung auf der Aktivität der darin enthaltenen Biokatalysatoren, wie beispielsweise den aktiven Enzymen, beruht. Bestimmt man die für den Abbau der Stoffe wirksamen Biokatalysatoren, insbesondere die aktiven Enzyme, kann man eine enzymatisch wirkende Mischung herstellen, die die gleichen Wirkeigenschaften aufweist, wie die mikrobiotische Mischung, aber universell

einsetzbar ist. Zudem können die Biokatalysatoren bzw. die Enzyme noch gezielter eingesetzt werden, da keine Rücksicht auf das Zusammenspiel der Mikroorganismen genommen werden muss, die einen Abbau der Schadstoffe herbeiführen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Bestimmung der aktiven Biokatalysatoren und der Stoffwechselwege der in einer bekanntermaßen wirkungsvollen mikrobiotischen Mischung vorhandenen Mikroorganismen mittels Me- tagenomanalyse durchgeführt wird.

Die Metagenomanalyse stellt dabei eine einfache, aber sehr effiziente Methode bereit, die aktiven Biokatalysatoren, insbesondere die aktiven Enzyme, zu bestimmen. Mittels dieser Metagenomanalyse werden die genetischen Informationen der verwendeten Mikroorganismen untersucht und aufgrund der natürlich gegebenen Biodiversität auch analog verwendbare Enzyme und Mikroorganismen bestimmt.

Die Identifizierung der aktiven Enzyme in der mikrobiotischen Mischung kann anhand der gesuchten enzymatischen Umsetzung d.h. der messbaren Aktivität eines in den Mikroorganismen der mikrobiotischen Mischung vorhandenen Enzyms oder über Nukleinsäuresignaturen d.h. der Sequenzhomologie erfolgen. Sind die Biokatalysatoren identifiziert und/oder analog verwendbare Enzyme und der Mikroorganismen gefunden, kann die en- zymatisch wirkende Mischung zusammengesetzt werden. Sie weist dann genau die gleiche Wirkweise wie die untersuchte mikrobiotische Mischung auf, ist jedoch unabhängig von dem Zusammenspiel der Mikroorganismen untereinander oder den Umwelteinflüssen auf die mikrobiotische Mischung im allgemeinen.

Dabei kann die enzymatisch wirkende Mischung neben den Enzymen und/oder den Mikroorganismen auch andere Bestandteile, wie beispielsweise Wasser aufweisen.

Darüber hinaus ist ein Verfahren zur Herstellung einer enzymatisch wirkenden Mischung erfindungsgemäß, bei dem in einem ersten Schritt die mikrobiotische Mischung auf ihre wirksamen Bestandteile untersucht wird. In einem sich daran anschließenden Schritt wird mindestens ein Biokatalysator,

insbesondere ein Enzym und/oder ein Mikroorganismus bestimmt, der eine analoge Wirkung aufweist, wie die mikrobiotische Mischung. In einem weiteren Schritt wird der mindestens eine Biokatalysator in eine enzymatisch wirkende Mischung überführt.

Besonders vorteilhaft ist ein Verfahren, bei dem die Bestimmung des Biokatalysators mittels Metagenomanalyse durchgeführt wird.

über die Metagenomanalyse und die zugehörigen Metagenomdaten- banken, die sich in den letzten Jahren entwickelt haben, steht eine Auswahl an verschiedenen Biokatalysatoren zur Verfügung. Ob ein in seiner Aktivität passender Biokatalysator vorhanden ist, der eine analoge Wirkweise wie die untersuchte mikrobiotische Mischung aufweist, kann mittels eines sogenannten Aktivitätsscreening untersucht werden.

Bei diesem Aktivitätsscreening werden Metagenomdatenbanken meist mit einfachen Plattenassays durchmustert, um einen hohen Durchsatz zu ermöglichen.

Es besteht jedoch auch die Möglichkeit ein Sequenzbasiertes Screening durchzuführen. Dabei lassen sich aber keine absolut neuen Strukturen identifizieren, da man sowohl beim sequenzbasierten Verfahren als auch bei Verfahren, bei denen PCR oder Hybridisierung angewendet wird, auf eine relativ hohe Homologie zu bereits bekannten Proteinen angewiesen ist.

Das Aktivitätscreening dagegen gewährleistet meist einen hohen Durchsatz an Proben, da die meisten der Metagenomklone keine entsprechende Aktivität zeigen.

In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel wird als zu untersuchende mikrobiotische Mischung eine Mischung aus photosynthetisch arbeitenden Mikroorganismen und lichtemittierenden Mikroorganismen, das sogenannte REACRE® verwendet. Dabei sind die in REACRE® enthaltenen photosynthetisch arbeitenden Mikroorganismen fakultativ phototroph, und enthalten insbesondere Prochlorophyten, Cyanobakterien, grüne Schwefel- bakterein, Purpurbakterien, Chloroflexus-ähnliche Formen, Heliobakterien oder Heliobazillus-ähnliche Formen, oder Mischungen aus zwei oder mehr daraus.

Die in REACRE® enthaltenen lichtemittierenden Mikroorganismen sind Photobacterium phosphoreum, Vibrio fischeri, Vibrio harveyi, Pseudomonas lucifera oder Benecka oder Mischungen aus mindestens zwei daraus.

Diese mikrobitoische Mischung, REACRE®, ist zum einen deshalb besonders interessant, da über das Zusammenspiel von lichtemittierenden und photosynthetisch arbeitenden Mikroorganismen eine Unabhängigkeit von einer externen Lichtquelle geschaffen wird. Zum anderen ist die Mischung nahezu universell einsetzbar, da ihre Wirkweise sehr vielfältig ist. Als Beispiels für die universelle Ersetzbarkeit seien u.a. genannt: Abbau von organischen und anorganischen Schadstoffen im Abwasser, Abbau von Rohölrückständen im Boden, Behandlung von Hautkrankheiten, wie beispielsweise Neurodermitis, oder Verhinderung von Algenbewuchs. Diese Beispiele sind allerdings keineswegs vollständig, die Aufzählung soll nur zeigen, in welchen unterschiedlichen Sparten die mikrobiotische Mischung ihre Anwendung finden kann.

Da bei jeder unterschiedlichen Anwendung zumindest teilweise unterschiedliche Enzyme aktiv sind, ist ein gezielter Einsatz von enzymatisch wirkenden Mischungen, die als Bestandteil nur die wirksamen Enzyme aufweisen besonders vorteilhaft.

Die Erfindung soll am Beispiel der Verwendung von REACRE® zum Abbau von Rohölrückständen im Boden noch weiter verdeutlicht werden.

Dazu wird ein Bodenabschnitt betrachtet, der mit Rohöl, beispielsweise aufgrund von überschwemmung oder ausgelaufen öltanks, verunreinigt ist. Wird diesem Bodenabschnitt REACRE® zugegeben, kann man einen Abbau des Rohöls beobachten. Dieser Abbau erfolgt zum Großteil über die en- zymatischen Wirkungen der Mikroorganismen selbst.

Allerdings sind an dem Abbau nicht alle in den Mikroorganismen vorhanden Enzyme beteiligt, sondern nur ein bestimmter Teil. Werden diese aktiven Enzyme bestimmt und in eine enzymatisch wirkende Mischung überführt, erhält man eine Mischung, die die gleichen Abbaueigenschaften wie REACRE® aufweist, jedoch nur aus - im Vergleich zur gesamten mikro- biotischen Mischung - einer Handvoll Enzymen besteht.

Um diese aktiven Enzyme zu bestimmen, wird beispielsweise eine Probe des Bodenabschnitts genommen, der mit Rohöl verunreinigt und dem REACRE® zugegeben ist. Aus dieser Bodenprobe werden dann mittels Me- tagenomanalyse die aktiven Enzyme oder analog wirkende Enzyme und/oder Mikroorganismen bestimmt. Aus diesen so bestimmten Enzymen kann dann wiederum eine enzymatische wirkende Mischung hergestellt werden, die die gleiche Wirkweise wie REACRE® aufweist, aber nicht REACRE® ist.

Offenbart wird eine enzymatisch wirkende Mischung zum Abbau von anorganischen und/oder organischen Stoffen und ein Verfahren zum Herstellen einer solchen, wobei in der enzymatisch wirkenden Mischung mindestens ein aktiver Biokatalysator, insbesondere ein aktives Enzym und/oder ein aktiver analoger Mikroorganismus, vorhanden ist, der über eine Metagenomanalyse einer mikrobiotischen Mischung bestimmt ist, wobei die mikrobiotische Mischung für den Abbau von anorganischen und/oder organischen Stoffen verwendbar ist.