Chitin zählt neben Cellulose zu den häufigsten Biopolymeren der Natur und steckt in Pilzzellwänden ebenso wie in den Schalen von Krebstieren und Insekten. Industriell genutztes Nanochitin wird bislang häufig aus solchen tierischen Reststoffen gewonnen. Dafür sind mehrere chemische Schritte nötig, etwa zur Entfernung von Proteinen und mineralischen Bestandteilen. Ein internationales Forschungsteam hat nun am Beispiel des Austernpilzes (Pleurotus ostreatus) untersucht, wie sich Chitin-Nanofibrillen aus einer Pilzquelle gewinnen lassen. Der Ansatz kommt ohne die für Krabbenschalen typische Säure-Demineralisierung aus. Er nutzt stattdessen mildere Vorbehandlungen mit Natronlauge und Wasserstoffperoxid und könnte den Prozess im Vergleich zu klassischen Krustentierquellen so vereinfachen.

Pilzzellwand statt Krabbenschale

Die Forschenden der Khalifa University in Abu Dhabi, der Universität des Baskenlandes (EHU) und weiterer Einrichtungen kombinierten mechanische Aufschlussverfahren mit unterschiedlichen Vorbehandlungen. Dabei wurden getrocknete Austernpilze zunächst alkalisch behandelt und teilweise mit Wasserstoffperoxid gebleicht. Anschließend trennten mechanische Kräfte die feinen Chitin-Nanofibrillen aus dem Zellwandverbund. In einigen Versuchen erleichterte eine Hochdruckhomogenisierung die Nanofibrillierung, bei stärkerer Bleiche bildeten sich die Fasern laut Studie sogar ohne diesen zusätzlichen Schritt. Untersucht wurden unter anderem Struktur, Kristallinität, Fließverhalten, Ladung, Gelbildung und antibakterielle Aktivität.

Nanofasern mit Zusatznutzen

Die Nanofasern liegen nicht als vollständig gereinigtes Chitin vor, sondern als natürlicher Verbund mit Beta-Glucanen, weiteren Polysacchariden der Pilzzellwand. Dieser natürliche Verbund kann für die spätere Verarbeitung hilfreich sein. Die Beta-Glucane beeinflussen, wie gut sich die Nanofasern in Wasser verteilen, wie stabile Gele entstehen und wie daraus später Filme oder Beschichtungen hergestellt werden können. Speisepilze wie der Austernpilz könnten deshalb eine attraktive Rohstoffbasis sein. Sie lassen sich auf Agrarabfällen kultivieren, liefern essbare Fruchtkörper und könnten zusätzlich Myzel- oder Verarbeitungsreste als Chitin-Quelle bereitstellen. Anwendungen sehen die Forschenden in biobasierten Filmen, Beschichtungen, Wundauflagen und technischen Verbundwerkstoffen.

ag