Einsatz neuartiger Dioxygenasen zur Herstellung natürlicher Aromastoffe durch Carotinoid-Spaltung

Bild Forschungsprojekt
Laufzeit:  01.02.2007-31.07.2009
Partner:  TU München
Geldgeber:  AiF
Arbeitsgruppe:  Bioverfahrenstechnik

Durch den oxidativen Abbau von Carotinoiden entstehen Apocarotinoide, die vielfältige Bioaktivitäten aufweisen, wie Aromastoffe, Farbstoffe und Vitamine. Hierzu zählt u.a. das als natürlicher Aromastoff begehrte C13-Norisoprenoid β-Ionon.
Durch die Identifizierung der in der Natur für den selektiven Carotinoidabbau verantwortlichen "Carotinoid-spaltenden Dioxygenasen" (CCD) Ende der neunziger Jahre eröffnete sich erstmals die prinzipielle Möglichkeit einer selektiven biotechnologischen Produktion von natürlichen Apocarotinoiden. Diese Idee wurde mit einem 2007 zu Ende gegangenen Forschungsvorhaben aufgegriffen. Alle bisherigen Ergebnisse - funktionelle heterologe Expression, Aufreinigung aus Inclusion Bodies, in vitro-Aktivität, -Selektivität, -Stabilität - deuten darauf hin, dass ein technischer Einsatz dieser Enzyme als in vitro Biokatalysatoren möglich sein sollte.
Im Fokus des laufenden Projektes stehen - aufbauend auf den bisherigen Arbeiten - prozessorientierte Fragestellungen. Die Vermittlung zwischen Substrat und Enzym ist durch biomimetische Optimierung des Reaktionsmediums (Medium Engineering) weiter zu verbessern und stellt den Schlüssel für hohe Raum-Zeit-Ausbeuten dar.
Aus technologischer und wirtschaftlicher Sicht sind die Enzyme für eine kontinuierliche Prozessführung, erhöhte Langzeitstabilität und Wiederverwendbarkeit zu immobilisieren; die inhibierenden flüchtigen Produkte sind in situ aus dem Prozess abzuführen und das in seiner Löslichkeit limitierte Substrat kontinuierlich nachzudosieren (SFPR).
Das Projekt vereint die Entwicklung eines neuartigen biotechnologischen Verfahrens mit der Herstellung hochwertiger natürlicher Farb- und Aromastoffe für den Lebensmittel- und Konsumgütersektor.

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