Bioenergie Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.

 

Projekte - Details

Verbundvorhaben: Untersuchungen zur biotechnischen Herstellung von Threit aus Kohlenhydraten - Teilvorhaben 2: Prozessoptimierung der biotechnischen Threitbildung

Anschrift
Südzucker AG - Zentralabt. Forschung, Entwicklung und Services (ZAFES)
67283 Obrigheim (Pfalz)
Wormser Str. 11
Kontakt
Dr. Wolfgang Wach
Tel: +49 6359 803-456
E-Mail: wolfgang.wach@suedzucker.de
FKZ
22013500
Anfang
01.08.2001
Ende
31.07.2004
Aufgabenbeschreibung
Die verstärkte Nutzung nachwachsender Rohstoffe in Form niedermolekularer Kohlenhydrate zur Gewinnung chemischer Synthesebausteine ist sowohl ökologisch wie ökonomisch von großem Interesse. Ein in diesem Zusammenhang hochinteressantes Produkt ist Threit (1,2,3,4-Butantetrol). Anwendungen im chemisch-technischen Bereich bestehen bspw. als Formulierungshilfsstoff granulierter oder pelettierter Chemikalien sowie als Stabilisatoren für Blut- und Blutersatzpräparate. In diesem Vorhaben soll die biotechnologische Threit-Herstellung näher untersucht und die Herstellungsbedingungen soweit optimiert werden, dass ein wirtschaftlich machbares biotechnisches Verfahren ermöglicht wird. Das Verbundvorhaben soll in Zusammenarbeit mit dem Institut für Technische Chemie der TU Braunschweig durchgeführt werden.
Ergebnisdarstellung
Beim Screening nach geeigneten Mikroorganismen wurden die 26 vielversprechendsten Stämme auf ihre Threitbildung hin untersucht. Zunächst zeigten nur Stämme der Risikoklasse 2 eine ausreichend hohe Aktivität. Nach weiterem Screening konnten auch Stämme der Risikoklasse 1 (Burkholderia caryophylli, Agrobacterium radiobacter und Agrobacterium tumefaciens) gefunden werden.Mit dem Organismus B. caryophylli CECT117 wurden Produktkonzentrationen von 60 g/L erreicht, bei gleichzeitig nahezu vollständigem Umsatz, was spätere Aufreinigungskosten senkt. Es wurden geeignete Substraten und Co-Substrate für die Threitproduktion gefunden und die Fermentationsparameter optimiert. Die Versuche mit B. caryophylli zur Wahl des geeigneten Co-Substrates ergeben bei gleicher Konzentration deutliche Vorteile für Saccharose und Fructosesirup gegenüber Glucose. Darüber hinaus erfolgte die Einführung eines kostengünstigen Mineralsalz-Kulturmediums. Die verwendeten Medien konnten so verbessert werden, dass möglichst geringe Threitverluste während der Fermentation auftreten, da der Organismus das Produkt selbst auch metabolisieren kann. Gegen Ende des Projekts wurden die o.g. Agrobacterium Stämme der Risikoklasse 1 im Fermenter auf ihre Threitbildung hin untersucht. Wie sich zeigte, konnten diese Vertreter sogar den bisher untersuchten Burkholderia caryophylli übertreffen. Mit A. tumefaciens konnte bereits bei der ersten Fermentation mit höheren Threitbildungsraten als bei B.caryophylli nahezu Vollumsatz erreicht werden. Der Mikroorganismus A. tumefaciens besitzt also ein großes Potential zur Threitproduktion. Hinderlich ist jedoch die Viskositätserhöhung durch gebildete extrazelluläre Polysaccharide, die die Biomassebildung behindert und damit auch die Höhe der Threitendkonzentration negativ beeinflusst.

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Basisdaten Nachwachsende Rohstoffe
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