G. Reil
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31.08.2004

Im Vorhaben wurde mit der so genannten isoelektrischen, präparativen Zerschäumungsanalyse eine sehr effiziente Methode zur Anreicherung von Proteinen aus nachwachsenden Rohstoffen zum Einsatz als Klebstoffe oder Bindemittel in der pharmazeutischen und medizinischen Industrie entwickelt. Angefangen mit Kartoffelsaft, wurden in Vorversuchen zuerst mit 2D-Elektrophorese getestet, welche Proteinfraktionen sich wie anreichern lassen. Als vielversprechendes Ergebnis ließen sich vor allem Proteine zwischen 20-30 kDa isoelektrisch signifikant anreichern. Es folgten Zerschäumungsversuchsreihen mit verdünnten Lösungen, die zeigten, dass hier bei niedrigeren Gasflussraten prozentual höhere Proteinkonzentrationen im Schaum erzielt wurden. Mit Hilfe einer kontinuierlichen Zerschäumung unter Einsatz von Helium konnten in Abhängigkeit bestimmter physiko-chemischer Parmameter beste Ausbeuten bei um 5 °C und 100 ml/min Flussrate erreicht werden. Proteinfraktionen mit unterschiedlichen isoelektrischen Punkten wurden nacheinander hoch angereichert, u. a. auch solche mit potenziellen Klebereigenschaften. Zerschäumungsversuche mit Weizenproteinen bestätigten den positiven Einfluss einer niedrigeren Temperatur auf die Anreicherung, ebenso die niedrige Proteinausgangskonzentration. Bezüglich ihrer Klebeeigenschaften ließ sich festhalten, dass Maisproteine mit einem Molekulargewicht unterhalb 30 kDa mittelmäßige Kleber sind und Kartoffelproteine mit ebenfalls unterhalb 30 kDa schlechte Klebeeigenschaften zeigen. Je weniger die Glycoeinheiten, desto besser ist die Klebefähigkeit der Proteinfraktionen und je höher der Cysteingehalt, desto stärker deren Klebewirkung. Weizenproteine, die bei pH 3 gewonnen werden und ein Molekulargewicht von oberhalb 45 kDa vorweisen, besitzen die besten Klebeeigenschaften. Maisproteine hingegen, die bei pH 3, 4, 6 und 8 angereichert werden mit einem Molekulargewicht zwischen 30-35 kDa, besitzen eine verminderte Klebewirkung.

Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll versucht werden, die isoelektrisch fokussierte Zerschäumung zur Anreicherung und Reinigung von Proteinfraktionen aus Pflanzenmaterialien und pflanzlichen Nebenprodukten einzusetzen. Vorangiges Ziel der Methodenentwicklung ist die Gewinnung hochwertiger Proteine als Klebstoffe für die pharmazeutische und medizinische Industrie, z.B. für immunologisch unbedenkliche Wundpflaster. Durch Adaption der verfahrenstechnischen Parameter der Zerschäumungsanalyse sollen strukturell einheitliche Proteine und Proteinfraktionen mit klebespezifischen Eigenschaften für Pharmazie und Medizin gewonnen werden. Diese sind anschließend hinsichtlich immunologischer und technischer Eigenschaften zu charakterisieren und zu bewerten. Die Chancen für die Umsetzung des Verfahrens sind ökonomisch zu bewerten.