Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundprojekt: Polymere Tenside aus nachwachsenden Rohstoffen mit optimierten Performance-Eigenschaften; Teilprojekt 2: Gentechnische Modifikation von Lipasen

Anschrift
c-LEcta GmbH
04103 Leipzig
Perlickstr. 5
Kontakt
Dr. Marc Struhalla
Tel: +49 341 355214-0
E-Mail: marc.struhalla@c-lecta.de
FKZ
22012008
Anfang
01.10.2008
Ende
30.09.2010
Aufgabenbeschreibung
Ziel des Projektes ist die Entwicklung neuer biobasierter Tensidsysteme, die möglichst zu 100 % auf Basis nachwachsender Rohstoffe und über grüne Reaktionstechnik hergestellt werden sollen. Dazu ist geplant, pflanzliche Lipide intelligent mit Proteinen und Kohlenhydraten zu neuen polymeren "Biotensiden" zu verknüpfen. Die Nutzung einer Kombination von Nachhaltiger Chemie, Enzymkatalyse und Fermentation in enger Kopplung mit modernen Aufarbeitungstechnologien soll eine schnelle Umsetzung der Projektideen hin zu Produktmustern und Herstellprozessen gewährleisten. Die Zielprodukte sollen in hoher Qualität und Reinheit hergestellt werden, die auch kosmetischen Anforderungen genügen. Neben positiven Anwendungs- und Formulierungseigenschaften steht auch die gute biologische Abbaubarkeit der Zielprodukte im Fokus. Die Umweltverträglichkeit der Produkte soll über Life Cycle Assessment Studien verifiziert werden. Im Fokus des vorliegenden Teilvorhabens stehen zum einen Untersuchungen zum Biosynthese-Weg der Biotensid-Synthese in Candida bombicola. Dafür soll die Hefe einer molekularbiologischen Manipulierbarkeit zugängig gemacht werden. Zum anderen sollen neuartige und optimierte Lipasen für die Synthese von Tensiden entwickelt werden. Dazu ist die Entwicklung von Screening-Assays zur Generierung optimierter Enzyme notwendig.
Ergebnisdarstellung
Im Verbundvorhaben wurden biobasierte Tenside wie Oligosaccharid-basierte Tenside, Alkylpolyglykoside, Sophoroselipid-Derivate, Peptid-basierte Tenside und Glukose- sowie Ethylglukose-basierte Acyl- und Acrylderivate untersucht und weiterentwickelt. Für die Herstellung der möglichst vollständig auf Basis nachwachsender Rohstoffe hergestellten Tenside wurden heimische Pflanzenöle (insbesondere Rapsöl), Di- und Polysaccharide (insbesondere Zuckerrüben und Mais) sowie Proteine (insbesondere Weizen und Mais) eingesetzt und zu deren Konversion vorrangig enzymatische bzw. mikrobielle Methoden angewendet. Die c-LEcta GmbH hatte im Verbundprojekt die Aufgabe, geeignete Enzyme für die Herstellung von auf Glucose, 2-Methyl oder 2-Ethylglucose basierten Monoestern mit Fett-, Acryl- bzw. Methacrylsäure zu identifizieren bzw. zu optimieren. Diese Produkte können als Emulgatoren (Fettsäure-Glucose-Ester) bzw. hydrophile Polymer-Derivate (Acryl- bzw. Methacrylsäure-Glucose-Ester) eingesetzt werden und sind bisher nicht kommerziell verfügbar. Die selektive Herstellung von Glucosederivaten benötigt verbesserte Enzymkatalysatoren insbesondere im Hinblick auf Temperatur- und Chemostabilität. In Biodiversitäts-Banken wurden insgesamt 5 Esterasen/Lipasen identifiziert, welche in einem Sekundär-Screening Nitrophenolat aus den entsprechenden Estern der Acryl- bzw. Methacrylsäure durch Hydrolyse freisetzen konnten. Die anschließend mit ihnen untersuchten Zuckerveresterungen katalysierten sie allerdings nicht. pH-Stabilität und pH-Optimum der Wildtyp-CalB wurden untersucht. Sie verliert ab pH<3 deutlich an Stabilität und Aktivität. Außerdem katalysiert die Lipase die Synthese der Glucoseester mit freier (Meth)Acrylsäure deutlich schlechter als mit den jeweiligen Methylestern. Ein Screeningsystem für die notwendige CalB-Opimierung in Richtung erhöhter Stabilität bei pH<3 unter Anwesenheit von (Meth)Acrylsäure ließ sich abbilden.

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