Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Bio- und chemokatalysierte Wege zu funktionalisierten Glycerinderivaten (MetaGlyc). Teilvorhaben 3: Mikrobielle Konversionen von Glycerin

Anschrift
Institut für Molekulare Mikrobiologie und Biotechnologie
Corrensstr. 3
48149 Münster
Kontakt
Prof. Dr. Alexander Steinbüchel
Tel: +49 251-83-39821
E-Mail: steinbu@uni-muenster.de
FKZ
22015806
Anfang
01.01.2007
Ende
30.06.2010
Ergebnisdarstellung
Im Vorhaben wurde gezeigt, dass anfallendes Glycerin aus der Biodieselproduktion in höherwertige Stoffe umgewandelt werden kann. Glycerin wurde als Kohlenstoffquelle bei der biotechnologischen Herstellung von Bioplastiken wie Poly(3-Hydroxypropionat) erfolgreich eingesetzt. Es konnte gezeigt werden, dass Poly(3HP) in rekombinanten E. coli bis zu 12 % der Zelltrockenmasse angereichert werden kann. Hierfür wurden die Gene der Vitamin B12- unabhängigen Glycerin-Dehydratase DhaB1 und dessen Aktivatorenzym DhaB2 aus Clostridium butyricum, der Propionaldehyd-Dehydrogenase PduP aus Salmonella enterica serovar Typhimurium LT2 und der Polyhydroxyalkanoat-Synthase PhaC1 aus Ralstonia eutropha heterolog exprimiert. Die Biosynthese von Poly(3HP) kann nur unter anaeroben Bedingen ablaufen, da DhaB2 über ein sauerstoffsensitives Eisen-Schwefel-Cluster verfügt. Die Kultivierung fand daher in einer Zwei-Phasen Fermentation statt. In der ersten Phase wurden aerob hohe Zelldichten erzeugt. Anschließend wurde der Fermenter mit Stickstoff anaerobisiert und die Poly(3HP)-Synthese induziert. Glycerin wurde außerdem zur biotechnologischen Herstellung eines Aminoderivates von Glycerin eingesetzt. Es handelt sich hierbei um den Aminoalkohol 2-Amino-1,3-Propandiol (auch Serinol genannt). Serinol konnte im Kolbenmaßstab bis zu 3 g/l im Kulturüberstand akkumuliert werden und stellt damit eine gute Ausgangssituation für weitere Optimierungsprozesse dar. Serinol wird bisher nur chemisch hergestellt und vorrangig im Pharmabereich eingesetzt, beispielsweise zur Herstellung von Radiokontrastmitteln, als Schmerzmittel, oder N-acyliert als potentielles Medikament gegen Krebs.
Aufgabenbeschreibung
In diesem Teilvorhaben sollen i. R. des Verbundprojektes Verfahren zur mikrobiellen Konversion von Glycerin in hochwertige chemische Verbindungen ausgearbeitet werden. Dabei sollen u. a. mit biologisch aktiven Fettsäuren acylierte Ester von Glycerin bzw. von Derivaten des Glycerins (z. B. Glucidol) , die in anderen Teilvorhaben erzeugt werden, mit Hilfe von Bakterien hergestellt werden, die eine unspezifische Acyltransferase aus Acinetobacter baylyi enthalten. Ein zweites Ziel ist die Anreicherung von Mikroorganismen, die Glycerin gut als Kohlenstoffquelle nutzen und hieraus interessante chemische Verbindungen produzieren können. Die Untersuchungen werden i. R. von 2 Doktorarbeiten durchgeführt. Doktorand 1 wird sich auf die acylierten Ester von Glycerin und Glycidol fokussierren, Doktorand 2 auf die fermentative Konversion von Glycerin in chemische Verbindungen In Absprache mit den Partnern im Verbundprojekt und dabei besonders mit den beteiligten Industrieunternehmen sollen technisch und wirtschaftlich relevante Ergebnisse zu Patenten angemeldet werden. Anschließend sollen die Ergebnisse dann in wissenschaftlichen Fachzeitschriften publiziert und auf Kongressen präsentiert werden.

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