Dokument: Nutzung von hydrophilen "Green Solvents" zur biokatalytischen Estersynthese in zweiphasigen Reaktionssystemen

Titel:	Nutzung von hydrophilen "Green Solvents" zur biokatalytischen Estersynthese in zweiphasigen Reaktionssystemen
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=36828
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20160119-112924-6
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Kleiner, Beatrice [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 3,48 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 18.01.2016 / geändert 18.01.2016
Beitragende:	Prof. Dr. Jaeger, Karl-Erich [Gutachter] Prof. Dr. Feldbrügge, Michael [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibung:	In dieser Arbeit sollte der Einsatz von nativen Lipasen hinsichtlich ihrer Aktivität und Stabilität in hydrophilen Lösungsmitteln evaluiert werden. Als hydrophile Lösungsmittel wurden bevorzugt neuartige „Green Solvents“, sogenannte Deep Eutectic Solvents (DES), verwendet. In einem Screening von unterschiedlichen DES wurden Cholinchlorid Mischungen mit Harnstoff (ChCl:U) und Glycerin (ChCl:G) als besonders geeignet eingestuft, da sie eine ausreichend geringe Viskosität bei moderaten Temperaturen besitzen. Die nativen Enzyme Lipozym CalA und CalB waren sehr aktiv und stabil in den verwendeten hydrophilen Lösungsmitteln. In Stabilitätsversuchen zeigte sich, dass CalB in Glycerin und ChCl:G bis zu 50 Tage aktiv verbleibt und bei Verwendung von ChCl:U durch Einbringen einer zweiten Phase für 120 h stabilisiert wird. In vergleichenden Reaktionen mit organischen Lösungsmitteln wurde beobachtet, dass das Gleichgewicht einer Synthesereaktion durch den Einsatz von DES auf die Seite des Produkts verschoben wurde. Es wurde beispielsweise mit der nativen CalB eine Ausbeute von >97 % des Esters Decyloleat in DES erreicht, im Vergleich zu maximal 94 % Ausbeute in organischen Lösungsmitteln. Eine Erklärung hierfür kann die wasserziehende Wirkung der hydrophilen DES- Phase sein, die die Konzentration an Wasser in der Lipidphase absenkt. Bestätigt wurde diese Hypothese durch Analyse des Wassergehalts der Lipidphase, welcher für eine Reaktion in DES mit 0,28 mg/mL etwa zehnfach geringer ist im Vergleich zu 2,5 mg/mL ohne DES. In einer aus den Untersuchungsergebnissen abgeleiteten Modellvorstellung findet die enzymatische Reaktion an der Grenzfläche zwischen Lipid- und DES- Phase statt. Freiwerdendes Wasser wird der Lipidphase entzogen und im Wasserstoffbrückenbindungs- System der DES fest gebunden, womit das Gleichgewicht auf die Seite der Produkte verschoben wird. Eine Stabilisierung des nativen Enzyms an der DES- Lipid- Grenzfläche über Wasserstoffbrückenbindungen zur DES- Phase wird postuliert. Untersuchungen zeigten, dass ein Wassergehalt von 10 % notwendig ist, um eine ausreichende Aktivität und Stabilität zu gewährleisten. Die gute Aktivität und Stabilität nativer Lipasen in hydrophilen Lösungsmitteln wurde für die Herstellung technisch relevanter Ester genutzt. Hierbei wurden die Synthese von kosmetischen Estern (Emollients) und Zuckerestern sowie Umesterungsreaktionen zur Herstellung von Biodiesel, Schmierstoffen oder Monoglyceriden evaluiert. Zur Evaluierung eines breiteren Spektrums an Lipasen für die Katalyse in DES wurde ein Screening von insgesamt 93 Enzymen durchgeführt. Im Anschluss wurden 34 dieser Enzyme für weitere Untersuchungen ausgewählt, welche in diesem initialen Screening hohe Aktivität in Puffer und/oder in einem der untersuchten Lösungsmittel aufwiesen. Insbesondere mit LipA aus P. aeruginosa konnten interessante Ergebnisse für die Synthese von Schmierstoffen und Biodiesel erzielt werden.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät
Dokument erstellt am:	19.01.2016
Dateien geändert am:	19.01.2016
Promotionsantrag am:	16.10.2015
Datum der Promotion:	03.12.2015