Für zahlreiche technische Anwendungen vom Reinigen des Wassers bis hin zum Schutz von Holz spielt das bis jetzt nur schwer herstellbare Pigment Melanin eine Rolle. Ein Lamellenpilz hat sich als zuverlässiger Produzent der begehrten Substanz herausgestellt.

In vielen Organismen und sogar im menschlichen Körper kommt das schwarze Pigment Melanin vor. Wird es von unserem Körper in die Haut eingelagert, erlangen wir die von vielen Menschen begehrte Sonnenbräune. So kann uns das Melanin – zumindest bis zu einem gewissen Grad – vor den schädlichen UV-Strahlen aus dem Sonnenlicht schützen.

Doch das Pigment kann noch erheblich mehr und ist deshalb in mehreren Industriebereichen äußerst gefragt. Obwohl es in der Natur so weit verbreitet ist, ließ es sich bisher nur unter Einsatz komplexer Techniken und in geringen Mengen künstlich herstellen. Preislich liegt die begehrte Substanz deshalb höher als Gold.

Mithilfe von Pilzen ist es einem Team von der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (EMPA) in der Schweiz nun gelungen, mit geringem Aufwand größere Melanin-Mengen zu produzieren. Technische Anwendungsmöglichkeiten haben sie ebenfalls bereits ausgelotet.
  

Hallimasch als Melanin-Fabrik

Auf der Suche nach einem verlässlichen natürlichen Melanin-Produzenten stießen Prof. Dr. Francis Schwarze und seine Kollegen auf den Zwiebelfüßigen Hallimasch (Armillaria cepistipes). Er ist dafür bekannt, mittels des in ihm enthaltenen Melanins Schwermetalle zu binden – eine für die Industrie ausgesprochen verlockende Eigenschaft.

Die EMPA-Wissenschaftler konnten eine Linie dieses Pilzes selektieren, die Schwarze zufolge 1.000 Mal so viel Melanin produziert wie andere Mikroorganismen, mit denen die Pigmentherstellung früher bereits versucht wurde. Jener Pilzstamm ist in einer Nährlösung lebensfähig und gibt das begehrte Melanin in seine Umgebung ab, also in die Flüssigkeit. Aus dieser kann es leicht extrahiert werden.

EMPA-Forscher Javier Ribera dazu:

Dieses System ermöglicht nun eine nachhaltige Produktion, die keine aufwendigen Extraktionsschritte mehr benötigt wie bisherige mikrobiologische Prozeduren.

Nach nur drei Monaten habe ein Liter Hallimasch-Kultur bereits rund 20 Gramm Melanin erzeugt.
 

Trinkwasser ohne Schwermetalle

Mit Schwermetallen belastetes Trinkwasser betrifft in etlichen Teilen der Welt Millionen von Menschen. Diese giftigen Partikel herauszufiltern, ist jedoch schwierig. Neuartige Filtersysteme, die auf Melanin basieren, könnten zukünftig von großem Nutzen sein.

An der EMPA wurde das aus den Pilzen gewonnene organische Melanin in künstliche Polymere wie Polyurethan integriert und mittels einer als Elektrospinnen bezeichneten Technik wurde das Gemisch in feinsten Fasern zu Membranen versponnen. Durch den Einsatz dieser Melanin enthaltenen Membran sollen sich bis zu 94 % Blei aus verschmutztem Wasser entfernen lassen können, wie Untersuchungen der Schweizer Experten zeigten.
  

Tiefer Holzschutz dank Weißfäule

Beispielsweise im Möbelbau wurde lange Zeit gern auf Ebenholz gesetzt. Dieses dunkle Edelholz aus den Tropen stammt von Bäumen der Gattung Diospyros, die wegen der hohen Nachfrage nach Ebenholzprodukten inzwischen größtenteils als (stark) gefährdet oder vom Aussterben bedroht gelten.

Mit dem aus den Hallimasch-Pilzen gewonnenen Melanin kann Holz von nicht bedrohten Baumarten dunkler gefärbt werden. Ausprobiert haben die EMPA-Forscher es mit Fichtenholz, das nach dem Einlegen in eine Melanin-Suspension farblich mit Ebenholz vergleichbar sein soll. Das Ganze sieht nicht nur gut aus, obendrein schützt das Melanin das Holz vor verschiedenen Schadorganismen.

Um die schwarzen Pigmente besonders tief ins Holz einzubringen, spannten die EMPA-Experten einen weiteren Pilz für sich ein. Sie ließen kurzzeitig den Glasigweißen Höckersporenschwamm/ Wässrigen Porling (Physisporinus vitreus), ein Weißfäuleverursacher, auf das Holz einwirken. Dadurch wurden gewissermaßen Mikrokanäle ins Innere geschaffen, in die die Suspension und damit das Melanin eindringen konnte.

 

Literatur und Weblinks

Bilder

Pilzkultur des Zwiebelfüßigen Hallimaschs in der Petrischale

Pilzkultur des Zwiebelfüßigen Hallimaschs in der Petrischale | Bild: EMPA

Dunkle Bereiche enthalten besonders viel Melanin.

Dunkle Bereiche enthalten besonders viel Melanin. | Bild: EMPA

Durch Melanin schwarz gefärbte Myzelstränge (Rhizomorphen) eines Hallimaschs

Durch Melanin schwarz gefärbte Myzelstränge (Rhizomorphen) eines Hallimaschs | Bild: Andreas Kunze

Fichtenholz beim Bestreichen mit einer Melanin-Suspension

Fichtenholz beim Bestreichen mit einer Melanin-Suspension | Bild: EMPA

Schwarz wie Ebenholz: behandelte Hölzer beim Trocknen

Schwarz wie Ebenholz: behandelte Hölzer beim Trocknen | Bild: EMPA

Fichtenholz mit Pilzgeflecht des Wässrigen Porlings

Fichtenholz mit Pilzgeflecht des Wässrigen Porlings | Bild: EMPA