Identifizierung von bakteriellen Styroloxid-Isomerasen und Untersuchung ihrer Nutzbarkeit zur umweltschonenden Synthese von Phenylacetaldehyd

Stipendiatin/Stipendiat: Dr. Michel Oelschlägel

Der Bedarf an verschiedensten Aldehyden ist in den vergangenen Jahren rapide gestiegen, weswegen die zugrunde liegenden Synthesen für die Umwelt eine immer größere Relevanz aufweisen. Für die Feinchemikalie Phenylacetaldehyd existieren zahlreiche chemische und teils auch biochemische Synthesemethoden, welche allerdings aus ökologischer und ökonomischer Sicht meist wenig attraktiv sind. Phenylacetaldehyd als Vertreter der aromatischen Aldehyde spielt vor allem für die Parfüm- und Lebensmittelindustrie als Geruchsstoff und Ausgangsstoff für Aromen sowie synthetische Süßstoffe eine wichtige Rolle. Auch zur Herstellung von pharmazeutischen Präparaten findet dieser aromatische Aldehyd Anwendung. Der Einsatz von Styroloxid-Isomerasen erlaubt die hochselektive Synthese von Phenylacetaldehyd und verwandten Verbindungen ausgehend von preisgünstigen Epoxiden. Hinzu kommt die hohe Aktivität, Stabilität und die gute Lagerungsfähigkeit der Styroloxid-Isomerasen sowie die Möglichkeit, Phenylacetaldehyd biotechnologisch ohne Ganzellumsatz oder Zusatz von Cofaktoren herstellen zu können. Der Einsatz von Styroloxid-Isomerasen in der Aldehydsynthese vermag die teils erheblichen ökologischen und ökonomischen Nachteile bisheriger Syntheseverfahren zu umgehen und bietet die Möglichkeit, Produkte höchster Reinheit zu gewinnen (>99%). Bisher wurden nur wenige Styroloxid-Isomerasen charakterisiert, wobei sich nach ersten Untersuchungen unserer Arbeitsgruppe vor allem die Styroloxid-Isomerase aus dem Aktinobakterium Rhodococcus opacus 1CP bewährt hat. Eine Zielstellung im Rahmen des Projektes ist daher die Etablierung und Optimierung eines biotechnologischen Prozesses, mit dessen Hilfe unter Einsatz einer Styroloxid-Isomerase möglichst hohe Konzentrationen reinen Phenylacetaldehyds aus racemischen Styroloxid gewonnen werden können. Die etablierte Methodik soll mit aktuellen chemischen und bereits bestehenden biochemischen Umsätzen verglichen und eine Bewertung nach ökologischen und ökonomischen Fragestellungen durchgeführt werden.Die zweite Zielstellung der Arbeit liegt in der Ausarbeitung einer Methodik, möglichst große Mengen der Styroloxid-Isomerase entweder aus Stamm 1CP oder aber einem anderen noch anzureichernden Isolat zu erhalten. Zur Erweiterung der Anwendung des Zielenzyms in der Biotechnologie soll in einer 3. Zielstellung die Substratspezifität untersucht und die Synthese weiterer industriell relevanter Verbindungen neben Phenylacetaldehyd überprüft werden.

Förderzeitraum:
01.08.2011 - 31.07.2014

Institut:
Technische Universität Bergakademie Freiberg
Institut für Biowissenschaften
AG Umweltmikrobiologie

Betreuer:
Prof. Dr. Michael Schlömann

E-Mail: E-Mail schreiben

URL: http://tu-freiberg.de/fakultaet2/bio/environmental-microbiology/mitarbeiter/dipl-nat-michel-oelschlaegel

Identifizierung von bakteriellen Styroloxid-Isomerasen
Identifizierung von bakteriellen Styroloxid-Isomerasen