Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

 

Untersuchungen zum Ersatz von Duroplasten durch enzymatisch quervernetzte Proteine

Anschrift
Universitätszentrum für Umweltwissenschaften (UZU) der Martin-Luther-Universität Halle
06108 Halle (Saale)
Neuwerk 11
Kontakt
Prof. Dr. Markus Pietzsch
Tel: +49 345 55-25949
E-Mail: markus.pietzsch@pharmazie.uni-halle.de
FKZ
22021807
Anfang
01.01.2008
Ende
31.12.2010
Aufgabenbeschreibung
Thema des geplanten Projektes sind Untersuchungen zum Ersatz von Duroplasten durch enzymatisch quervernetzte Proteine. Duroplaste werden als Bindemittel u. a. im Formsandbau und zur Herstellung von Holzspanplatten eingesetzt. Derartige Bindemittel bestehen bisher z. B. aus Melamin-Formaldehyd-Phenolharzen. Im Verlauf des Projektes soll das Potential von enzymatisch quervernetzten Proteinen untersucht werden, die bisher verwendeten Bindemittel zu ersetzen. Zur Quervernetzung soll die Transglutaminase-Technologie verwendet werden und außerdem der Biokatalysator weiterentwickelt werden, der bereits für die Herstellung von Folien auf Proteinbasis verwendet wird. Das Projekt gliedert sich in zwei Arbeitspakete: 1.: Untersuchungen zur Eignung von enzymatisch quervernetzten Proteinen als Bindemittel und 2.: Verbesserung von Transglutaminasen und Bereitstellung der Enzyme. Es wird erwartet, dass bei positivem Verlauf des Projektes ein Teil dieser Kunstharze durch enzymatisch quervernetzte Proteine ersetzt werden kann.
Ergebnisdarstellung
Ziel des Projektes waren Untersuchungen zum Ersatz von Duroplasten durch enzymatisch quervernetzte Proteine. Duroplaste werden als Bindemittel u. a. im Formsandbau und zur Herstellung von Holzspanplatten eingesetzt. Derartige Bindemittel bestehen bisher z. B. aus Melamin-Formaldehyd-Phenolharzen. Im Verlauf des Projektes wurde das Potential von enzymatisch quervernetzten Proteinen untersucht, die bisher verwendeten Bindemittel zu ersetzen. Zur Quervernetzung wurde die Transglutaminase (TG)-Technologie verwendet. Zunächst konnte gezeigt werden, dass Proteine als Bindemittel für Gießereisande und Holzwerkstoffe geeignet sind. Eine enzymatische Quervernetzung erhöht die mechanischen Eigenschaften deutlich und bildet eine Grundlage für eine kommerzielle Nutzung. Insbesondere die Verwendung von wasserlöslichem Protein aus Erbsen und Casein zeigten eine Verbesserung der mechanischen Festigkeit von Formkörpern. Die Verwendbarkeit einer gentechnisch optimierten, rekombinant hergestellten Transglutaminase zur enzymatischen Quervernetzung konnte erfolgreich nachgewiesen werden. Außerdem wurde ein Prozess für die Produktion von thermostabilen Varianten der mikrobiellen Transglutaminase entwickelt. In einer optimierten Fed-batch Fermentation wurde die thermostabile MTG-S2P exprimiert. Die mikrobielle Transglutaminase wird als inaktive Pro-Form produziert, da das aktive Enzym die Wirtszellproteine vernetzen könnte. Daher erfolgten Versuche zur proteolytischen Aktivierung der pro-MTG. Es gelang eine kommerzielle Protease zu identifizieren, die die pro-MTG wie die bisher verwendete Dispase aktiviert. Im Gegensatz zur Dispase belässt die Proteinase K aber den Histidin-tag, der für die Reinigung erforderlich ist am Enzym. Weiterhin konnte die Thermostabilität der Transglutaminase durch einzelne Aminosäure-Austausche bzw. Kombination mehrerer Austausche signifikant verbessert werden.

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