Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Ester biosystemischer Säuren für die Kosmetik. Teilvorhaben 1: Enzymimmobilisierung und Durchführung von Substratsynthesen.

Anschrift
Evonik Industries AG
Goldschmidtstr. 100
45127 Essen
Kontakt
Dr. Oliver Thum
Tel: +49 201-173-1658
E-Mail: oliver.thum@evonik.com
FKZ
22003005
Anfang
01.08.2005
Ende
31.07.2008
Ergebnisdarstellung
Ziel des Verbundvorhabens war die Entwicklung von Biokatalysatoren, die eine nachhaltige Synthese von Tensiden und anderen kosmetischen Inhaltsstoffen auf Basis von biosystemischen Säuren ermöglich. Zu dieser Gruppe zählen die Genuss-Säuren (insbesondere Zitronensäure, Milchsäure, Weinsäure und Äpfelsäure) sowie die Aminosäuren. Die zu entwickelnden Biokatalysatoren sollten über die nötige Aktivität und Selektivität verfügen, um unter milden Reaktionsbedingungen gezielt und kosteneffektiv direkt aus nachwachsenden Rohstoffen grenzflächenaktive Derivate biosystemischer Säuren herzustellen. Zunächst wurden Umesterungsreaktionen untersucht. Als Katalysator diente die immoblisierte Form von CALB erhältlich von der Firma Novozymes unter dem Handelsnamen Novozym 435 (NZ435). Außerdem wurden die beim Projektpartner Universität Stuttgart aufgrund bioinformatischer Methoden vorgeschlagenen Einfach- und -Doppelmutanten der Lipase B aus Candida antarctica hergestellt und auf ihre Ver- und Umesterungsaktivität untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die beobachtete reduzierte spezifische Enzymaktivität von CALB gegenüber den biosystemischen Säuren nicht nur - wie zunächst angenommen - durch sterische Effekte verursacht wird, sondern dass die deutlich erhöhte Säurestärke dieser Substanzen ebenfalls einen deutlichen Effekt hat. Daher müssen für die Entwicklung geeigneter Enzyme beide Effekte getrennt voneinander betrachtet werden. Zunächst wurde dabei im Rahmen dieses Projekts auf die sterische Hinderung eingegangen. Wie geplant wurden an der Universität Stuttgart durch in silico Verfahren zunächst potentielle "hot spots" identifiziert und Mutanten vorgeschlagen. Diese wurden von der Evonik hergestellt und auf ihre Aktivitäten gestestet. Dabei konnte gezeigt werden, dass eine der vorgeschlagenen Mutanten tatsächlich eine um den Faktor 2 erhöhte Synthesekativität gegenüber dem verzweigten Modellsubstrat Isononansäure (3-,5-,5-,Trimethylhexansäure) hat.
Aufgabenbeschreibung
Ziel des Projektes ist die Entwicklung von Biokatalysatoren, die eine nachhaltige Synthese von Tensiden und anderen kosmetischen Inhaltsstoffen auf Basis von biosystemischen Säuren ermöglich. Zu dieser Gruppe zählen die Genußsäuren sowie die Aminosäuren. Die zu entwickelnden Biokatalysatoren sollen über die nötige Aktivität und Selektivität verfügen, um unter milden Reaktionsbedingungen gezielt und kosteneffektiv direkt aus nachwachsenden Rohstoffen grenzflächenaktive Derivate biosystemischer Säuren herzustellen. Im Rahmen des Verbundprojektes werden bei der Goldschmidt GmbH folgende Aufgaben übernommen: Untersuchungen zum Prozessdesign, Durchführung von Substratsynthesen, Methodenentwicklung Prozess- und Produktanalytik, Enzymimmobilsierung, Fermentation und Aufarbeitung identifizierter Enzyme, Gesamtkoordination und Projektleitung. Der unmittelbar nächste Schritt nach Abschluss des Projektes wird die Maßstabsvergrößerung der Proteinproduktion und die Übertragung in den Produktionsmaßstab bei Goldschmidt sein. Verschiedene Produktmuster von Neuprodukten sollen im Labormaßstab produziert und anwendungstechnisch charakterisiert werden.

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