Integration von Reaktion und Produktabtrennung für trienzymatisch katalysierte Synthesen hochwertiger Oligosaccharide aus Saccharose

• Antragsteller: Professor Dr. Hans Joachim Jördening; Professor Dr.-Ing. Stephan Scholl
• Fachliche Zuordnung: Chemische und Thermische Verfahrenstechnik ; Bioverfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 123310015

Kohlenhydrate sind als Saccharose, Stärke und deren Folgeprodukte wesentliche Bestandteile der täglichen Ernährung. Wegen ihrer präbiotischen Wirkung zunehmend von Bedeutung sind auch Oligosaccharide für den wachsenden Markt des „Functional food , wie z. B. Fructooligosaccharide. Auch als nachwachsende Rohstoffe sind die Kohlenhydrate aus Getreide oder Zuckerrüben von wachsendem Interesse für die chemische und pharmazeutische Industrie. In dem Projekt soll Saccharose eingesetzt werden, um durch Transformationen mit Saccharose- Phosphorylase, Glukose-lsomerase und Laminaribiose-Phosphorylase interessante β-1,3 verknüpfte Oligosaccharide zu produzieren. Dazu soll ein Prozess entwickelt werden, der im kontinuierlichen Betrieb eine integrierte Produktion und Aufarbeitung der gewünschten Oligosaccharide ermöglicht. Erforderlich ist dafür die Immobilisierung der Enzyme. Das Reaktionsgleichgewicht selbst ermöglicht eine nur etwa 50%-Ausbeute. Durch die selektive Produktadsorption gelingt eine Anreicherung und Ausschleusung des Oligosaccharids, so dass zum einen die Ausbeute insgesamt erhöht und zum anderen das Produkt vor Folgereaktionen geschützt wird. Insgesamt soll das Projekt einen Beitrag zur Entwicklung einer Plattformtechnologie leisten, die die Entwicklung komplexer Biokatalysatoren mit der Auswahl geeigneter Adsorbentien zur reaktionsintegrierten Abtrennung der Produkte verbindet. Dabei müssen reaktionstechnische Aspekte (Trägerauswahl, Coimmobilisierung vs. Mehrträgersystem, uniformer vs. schalenförmiger Aufbau, etc) und trenntechnische Anforderungen (Phasengleichgewicht, Transporteigenschaften, Trennverhalten, etc.) in einer integrierten Betrachtungsweise zu einem Gesamtoptimum geführt werden. Letztendlich soll aus den gewonnenen Informationen der Reaktionskinetiken und der Stofftransporteigenschaften ein Modell erstellt werden, das es ermöglicht, einen für das jeweilige integrale Reaktions- und Trennsystem optimalen Biokatalysator zu entwickeln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen