Dr. Wilfried Blümke
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31.05.2007

Das Vorhaben zielte dabei auf die Entwicklung einer fermentativen Produktion von ausgewählten Aroma- und Duftstoffen. Dafür wurde ein Stamm der Hefe S. cerevisiae sowie 27 Mutanten davon, die von der Universität Frankfurt/Main in Zusammenarbeit mit der SRD GmbH (TV 2) hergestellt wurden, auf ihre Eignung zur Produktbildung untersucht. Die molekularbiologische Optimierung der Gene des Ehrlich-Stoffwechselweges erbrachte wertvolle Erkenntnisse zur Funktion dieses Stoffwechselweges. Es wurde so ein Verfahren zur Produktion wertvoller natürlicher Aromastoffe (2-Phenylethanol, 2-Phenylethylacetat, Methionol, 3-Methylthiopropylacetat) mit Hilfe molekularbiologisch optimierter Hefen entwickelt, wobei als Kohlenstoffquelle Glucose eingesetzt wurde. Die Technologieplattform, die bei der Dechema (TV 1) entwickelt und bei der Degussa (TV 4) prozesstechnisch validiert wurde, kann durch den möglichen Einsatz von verschiedenen Aminosäuren den Zugang zu einer Vielzahl von Aroma- und Duftstoffen bzw. deren Vorstufen ermöglichen, wobei das Produktspektrum durch Änderung der Substratquellen eingestellt werden kann. Neben 2-Phenylethanol waren besonders Methionol und 3-MMethionol und 3-Methylthiopropylacetat wirtschaftlich interessant. Da sich die flüssig-flüssig Extraktion mit organischen Lösungsmitteln für einige Produkte als ungeeignet erwies, wurden als weitere mögliche Methoden der in-situ Produktabtrennung die Adsorption und die organophile Pervaporation untersucht. Die Abtrennung durch Einsatz von Adsorberharzen ist prinzipiell möglich, jedoch wird dabei auch ein Teil des Substrates mit entfernt. Anhand von Pilotversuchen im 300 Liter-Maßstab konnte die Umsetzbarkeit des Verfahrens in den technischen Maßstab gezeigt werden. Eine Wirtschaftlichkeitsanalyse dieser Versuche ergab jedoch derzeit keinen kostendeckenden Betrieb. Es wird weitere Optimierung, insbesondere in Richtung Produktivität, notwendig sein, um Entsprechendes zu erreichen.

Das Ziel des geplanten Forschungsprojektes ist die Entwicklung einer Plattformtechnologie zur Biokonversion von Glucose und Aminosäuren aus nachwachsenden Rohstoffen zu natürlichen Wertstoffen für die Spezialchemie. Durch die Kombination moderner molekularbiologischer und verfahrenstechnischer Methoden soll in einem interdisziplinären Forschungsverbund aus Hochschul- und institutioneller Forschung, Großindustrie und KMU ein leistungsfähiger Bioprozeß entwickelt werden. Technologische Basis des Verfahrens ist ein integrierter Bioprozeß. Dieser nutzt das biochemische Potential molekularbiologisch optimierter Hefen, das sich aus dem Ehrlich-Stoffwechselweg ergibt. Die in diesem Projekt gewonnenen Erkenntnisse können dazu führen, molekularbiologische Grundlagenarbeiten in ökonomisch verwertbare Produkte zu überführen. Durch die enge Vernetzung von Molekularbiologie und Verfahrensentwicklung soll dies beispielhaft demonstriert werden.Dabei bieten sowohl die Plattformtechnologie als auch die einzelnen Produkte Ansatzpunkte für eine weitergehende Vermarktung.