Entwicklung und Anwendung eines Nanofiltrationsprozesses als Membran-Bioreaktor für die Produktion von Galactooligosacchariden mit höherem Polymerisationsgrad

• Antragstellerin: Dr.-Ing. Karina Altmann
• Fachliche Zuordnung: Bioverfahrenstechnik ; Lebensmittelchemie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 320646992

Beta Galactooligosaccharide (GOS) sind beta glykosidisch verknüpfte nicht verdauliche Oligosaccharide bestehend aus Galactose und Glucose oder Galactose am reduzierenden Ende. Der Grad der Polymerisierung der Zucker beträgt 3 bis 10 (meistens 3, 4, und 5). Diese Oligosaccharide werden durch die Transgalactosylierungsaktivität des Enzyms beta Galactosidase aus Lactose synthetisiert.Galactooligosaccharide weisen bioaktive Eigenschaften auf. Als Präbiotika fördern sie das Wachstum kommensaler Bakterien im Darm, sie modulieren das Immunsystem und inhibieren die Adhäsion von Pathogenen an die Epithelzellen der intestinalen Schleimhaut. Eine Kombination der enzymatischen Produktion von Galactooligosacchariden und einer Nanofiltration für die Abtrennung der restlichen Mono- und Disaccharide in einem Membran Bioreaktor (MBR) könnte ein effizienterer Prozess für die Galactooligosaccharid Produktion sein. Hoch reine Oligosaccharid Präparate könnten in einem Prozessschritt erzielt werden. Zudem könnte die Inhibierung des Enzyms durch hohe Glucose und Galactose Konzentrationen bei simultaner Abtrennung der Monosaccharide von den Oligosacchariden verringert werden. Galactooligosaccharide mit einem höheren Polymerisationsgrad könnten hergestellt werden.Das Ziel der Forschungsarbeit ist die Entwicklung und Anwendung eines Nanofiltrationsprozesses als Membran-Bioreaktor für die Produktion von Galactooligosachariden mit höherem Polymerisationsgrad.Die Meilensteine des Forschungsplanes sind:Die Etablierung eines Nanofiltratiosprozesses in einem 2 bis 3 Liter Maßstab für die Zurückhaltung von Oligosacchariden und die Abreicherung von Mono- und Disacchariden.Der Einsatz eines Nanofiltrationsprozesses als Membran Bioreaktor für die Produktion von Galactooligosacchariden mit höherem Polymerisationsgrad.Die instrumentelle Analyse der Oligosaccharide und der Effekt der Oligosaccharide auf die Adhäsion von Pathogenen.Vorteile der geplanten Forschungsarbeit:Die Umsetzung von Lactose zu Oligosacchariden mit bioaktiven Eigenschaften kann zu einer Aufwertung des Disaccharides führen.Chitin und Chitosan, die als Galactosylakzeptoren eingesetzt werden sollen, können günstig produziert werden und weisen bioaktive Eigenschaften auf (z.B. antibakterielle, präbiotische, antiadhäsive Aktivitäten).Die Kombination der separaten Prozesse der Oligosaccharidproduktion durch enzymatische beta Transgalactosylierung und der Nanofiltration für die Aufreinigung des Produktes in einem Prozess in einem Membran Bioreaktor könnte effizienter sein.Durch die Permeation der Monosaccharide während der Oligosaccharid Produktion in einem Membran Bioreaktor können der Polymerisationsgrad und die Ausbeute der Zucker erhöht werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Kanada
• Gastgeber: Professor Dr. Michael Gänzle