Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Faserfixierte Peroxidasen für die Synthese von natürlichen Aromastoffen

In vielen Bereichen der Lebensmittel-, Textil- und Umwelttechnologie sowie der modernen Synthese von pharmazeutischen Wirkstoffen werden Enzyme bereits erfolgreich als schonende und umweltfreundliche Biokatalysatoren eingesetzt. Allerdings wird die Wirtschaftlichkeit der Verfahren oftmals durch die nicht gegebene Wiederverwertbarkeit der Enzyme beeinträchtigt. Abhilfe kann die Immobilisierung an einem geeigneten Trägermaterial leisten. Hierzu wurden am DTNW unterschiedliche Strategien zur dauerhaften Fixierung von Enzymen an textilen Trägern getestet und optimiert. Textilien zeichnen sich dabei durch ihren günstigen Preis, ihre flexible Struktur und ihre gute Durchströmbarkeit aus. Ausgehend von diesen einschlägigen Erfahrungen und der Expertise der JLU Gießen im Bereich der enzymkatalysierten Gewinnung natürlicher Aromen ist es das Ziel des Forschungsvorhabens, Peroxidasen an textilen Trägern zu immobilisieren und exemplarisch zur Gewinnung von hochpreisigen norisoprenoiden Aromen zu nutzen, die zu den interessantesten Zielmolekülen der Aroma- und Duftstoffindustrie zählen. Dadurch eröffnen sich verschiedene ökonomisch vielversprechende Perspektiven für deutsche KMU aus unterschiedlichen Branchen, wie etwa für die überwiegend mittelständisch strukturierten Aromenhersteller oder Nischenherstellern aus den Bereichen Lebensmittel, Fragrance, Pharmazie, Feinchemie und Biochemie. Insbesondere adressiert das vorliegende F&E-Vorhaben aber auch KMU aus dem Bereich der Herstellung Technischer Textilien und Ausrüster, in dem sie strategische Allianzen mit den genannten Branchen schließen, um gemeinsam neuartige Produkte mit textilgeträgerten Biokatalysatoren zu vermarkten. Dabei bilden die hier anvisierten bio-katalytisch aktiven Textilien insgesamt eine gänzlich neue Klasse technischer Textilien, die einen wesentlichen Beitrag zur Effizienzsteigerung biotechnologischer Prozesse leisten können.

Ergebniszusammenfassung:

In vielen Bereichen der Lebensmittel-, Textil- und Umwelttechnologie sowie der modernen Synthese von pharmazeutischen Wirkstoffen werden Enzyme bereits erfolgreich als schonende und umweltfreundliche Biokatalysatoren eingesetzt. Allerdings wird die Wirtschaftlichkeit der Verfahren oftmals durch die nicht gegebene Wiederverwertbarkeit der Enzyme beeinträchtigt. Abhilfe kann die Immobilisierung an einem geeigneten Trägermaterial leisten. Hierzu wurden am DTNW unterschiedliche Strategien zur dauerhaften Fixierung von Enzymen an textilen Trägern getestet und optimiert. Textilien zeichnen sich dabei durch ihren günstigen Preis, ihre flexible Struktur und ihre gute Durchströmbarkeit aus. Ausgehend von diesen einschlägigen Erfahrungen des DTNW und der Expertise der JLU Gießen im Bereich der enzymkatalysierten Gewinnung natürlicher Aromen war es das Ziel des Forschungsvorhabens, Peroxidasen an textilen Trägern zu immobilisieren und exemplarisch zur Gewinnung von hochpreisigen norisoprenoiden Aromen (wie z.B. α- und β-Ionon oder β-Damascenon) zu nutzen, die zu den interessantesten Zielmolekülen der Aroma- und Duftstoffindustrie zählen. Im Verlaufe der zweijährigen F&E-Arbeiten konnten Peroxidasen erfolgreich an Textilien immobilisiert werden. Die Immobilisate wiesen eine signifikante biokatalytische Aktivität bezüglich unterschiedlicher Modellsubstrate, aber insbesondere auch gegenüber der Spaltung von β-Carotin zu den angestrebten Duftstoffen auf. Gleichzeitig konnte die Wiederverwertbarkeit der Immobilisate sowohl im diskontinuierlichen („Tea-Bag-Mode“) als auch im kontinuierlichen Dauereinsatz (Durchströmreaktor) eindeutig nachgewiesen werden. Dadurch eröffnen sich vielversprechende Perspektiven für deutsche KMU aus unterschiedlichen Branchen, wie etwa Aromenhersteller, Lebensmittel, Fragrance, Pharmazie und Feinchemie. Insbesondere können aber auch Textilhersteller die Projektergebnisse verwerten, in dem sie strategische Allianzen mit den genannten Branchen schließen.