Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Multitalent Enzym – hergestellt im großen Maßstab

02.10.2012
Enzyme entfernen Flecken aus unserer Wäsche, bleichen Papier und helfen beim Bierbrauen. Kurzum: Sie ermöglichen viele industrielle Prozesse.

Gewonnen werden die Enzyme vielfach aus Früchten. Fällt die Ernte jedoch zu knapp aus, kann es Engpässe geben. Forscher entwickeln daher Verfahren, um die Enzyme mikrobiologisch herzustellen. Eine Multifunktionsanlage, die nun in Leuna eröffnet wird, soll helfen, die neuen Verfahren an industrielle Maßstäbe anzupassen.


Die neue Fermentationsanlage soll helfen, Prozesse zur Herstellung von Enzymen auf industrielle Maßstäbe zu übertragen.
© Fraunhofer

Papayas sind lecker und gesund – und sie enthalten das Enzym Papain, das aus der Frucht isoliert wird und in zahlreichen Industrien gebraucht wird. So etwa beim Bierbrauen, bei der Fleisch-Behandlung, in der Textilindustrie zur Behandlung der Wolle und in der Medizin, um Entzündungen zu kurieren. Ähnlich ist es beim Meerrettich: Sein Enzym, die Meerrettich-Peroxidase, wird in großen Mengen in zahlreichen diagnostischen und immunologischen Tests eingesetzt. Allerdings fällt die Meerrettich-Ernte von Jahr zu Jahr sehr unterschiedlich aus. Bei einer schlechten Ernte ist die Meerrettich-Peroxidase nicht in den Mengen verfügbar, die die Industrie braucht.

Forscher am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart entwickeln im Projekt »Innozym« daher Wege, Enzyme biotechnologisch herzustellen, also mit Hilfe von Mikroorganismen. Der Vorteil: Egal wie die Ernten ausfallen, es lassen sich immer ausreichend Enzyme herstellen. Zudem entwickeln die Wissenschaftler auch ganz neue Enzyme, die chemische Katalysatoren ersetzen sollen. So könnten Industriebetriebe chemische Reaktionen beispielsweise bei niedrigerer Temperatur ablaufen lassen und Energie sparen, oder den Einsatz von Prozesschemikalien reduzieren, etwa bei der Einstellung des pH-Werts.

In den Laboren stellen die Forscher die Enzyme in Reaktionsgefäßen her, die maximal 30 Liter umfassen. In den Fabriken dagegen fangen die Herstellungsreaktionen für die Enzyme erst bei etwa 10 000 Litern an. Nun lassen sich die Produktionsschritte, die für die kleinen Mengen funktionieren, nicht einfach auf große Mengen übertragen. So können die Forscher im Labor beispielsweise teure Substanzen zufügen, die eine Großproduktion unwirtschaftlich machen würden.

Das Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP in Leuna – das zum Fraunhofer IGB und Fraunhofer-Institut für Chemische Technologien ICT gehört – soll diese Lücke zwischen Labor und Industrie nun schließen. In einem Neubau, der im Oktober eröffnet wird, ist auch eine Multifunktionsanlage integriert. »Wir skalieren die Prozesse, die unsere Kollegen am IGB im Labor entwickelt und optimiert haben, von 10 Litern Labormaßstab auf bis zu 10 000 Liter hoch. Technisch ist das oft ein ganz anderer Prozess«, sagt Dr. Katja Patzsch, Gruppenleiterin Biotechnologische Verfahren am CBP. »Die entstehende Multifunktionsanlage ist europaweit einmalig.« Geplant und gebaut wurde sie von der Firma Linde Engineering Dresden GmbH.

Im Großen und Ganzen bleibt die Art und Weise, wie die Enzyme hergestellt werden, jedoch gleich – egal ob große oder kleine Mengen an Enzym hergestellt werden. Die Forscher züchten in einem Nährmedium bestimmte Organismen, etwa Hefezellen oder Bakterien. Sind genügend Organismen gewachsen, geben die Wissenschaftler einen Induktor hinzu – eine Substanz, die die Zellen oder Bakterien dazu anregt, das gewünschte Enzym zu produzieren und es dann in das Nährmedium auszuschleusen. In einem Separator trennen die Forscher zunächst die Zellen von der Flüssigkeit ab. Der Separator kann dabei alle Flüssigkeitsmengen bewältigen, bis hin zu den 10 000 Litern. In einem nächsten Schritt fischen die Wissenschaftler das Enzym aus der verbleibenden Suspension heraus – etwa, indem sie das Enzym kristallisieren, filtrieren oder über eine Chromatographiesäule abtrennen.

Projekt »Innozym«

Das Projekt »Innozym« wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF gefördert. Projektpartner sind neben dem Fraunhofer IGB auch das Institut für Grenzflächenverfahrenstechnik IGVT der Universität Stuttgart sowie die Firmen c-LEcta GmbH, InfraLeuna GmbH und Linde Engineering Dresden GmbH. Bestandteil der Förderung ist auch die Multifunktionsanlage, die Linde Engineering Dresden GmbH als Modul »Technische Enzyme« am Fraunhofer CBP errichtet hat. Mit diesem Modul können Enzyme, Biotransformationsprozesse und die eigentliche Enzymproduktion inklusive der Aufarbeitung in Bakterien und Hefen optimiert werden.

Dr. rer. nat. Claudia Vorbeck | Fraunhofer-Institut
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2012/oktober/multitalent-enzym-hergestellt-im-grossen-massstab.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Demenz: Neue Substanz verbessert Gehirnfunktion
28.07.2017 | Technische Universität München

nachricht Mit einem Flow-Reaktor umweltschonend Wirkstoffe erzeugen
28.07.2017 | Universität Bielefeld

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Ruckartige Bewegung schärft Röntgenpulse

Spektral breite Röntgenpulse lassen sich rein mechanisch „zuspitzen“. Das klingt überraschend, aber ein Team aus theoretischen und Experimentalphysikern hat dafür eine Methode entwickelt und realisiert. Sie verwendet präzise mit den Pulsen synchronisierte schnelle Bewegungen einer mit dem Röntgenlicht wechselwirkenden Probe. Dadurch gelingt es, Photonen innerhalb des Röntgenpulses so zu verschieben, dass sich diese im gewünschten Bereich konzentrieren.

Wie macht man aus einem flachen Hügel einen steilen und hohen Berg? Man gräbt an den Seiten Material ab und schüttet es oben auf. So etwa kann man sich die...

Im Focus: Abrupt motion sharpens x-ray pulses

Spectrally narrow x-ray pulses may be “sharpened” by purely mechanical means. This sounds surprisingly, but a team of theoretical and experimental physicists developed and realized such a method. It is based on fast motions, precisely synchronized with the pulses, of a target interacting with the x-ray light. Thereby, photons are redistributed within the x-ray pulse to the desired spectral region.

A team of theoretical physicists from the MPI for Nuclear Physics (MPIK) in Heidelberg has developed a novel method to intensify the spectrally broad x-ray...

Im Focus: Physiker designen ultrascharfe Pulse

Quantenphysiker um Oriol Romero-Isart haben einen einfachen Aufbau entworfen, mit dem theoretisch beliebig stark fokussierte elektromagnetische Felder erzeugt werden können. Anwendung finden könnte das neue Verfahren zum Beispiel in der Mikroskopie oder für besonders empfindliche Sensoren.

Mikrowellen, Wärmestrahlung, Licht und Röntgenstrahlung sind Beispiele für elektromagnetische Wellen. Für viele Anwendungen ist es notwendig, diese Strahlung...

Im Focus: Physicists Design Ultrafocused Pulses

Physicists working with researcher Oriol Romero-Isart devised a new simple scheme to theoretically generate arbitrarily short and focused electromagnetic fields. This new tool could be used for precise sensing and in microscopy.

Microwaves, heat radiation, light and X-radiation are examples for electromagnetic waves. Many applications require to focus the electromagnetic fields to...

Im Focus: Navigationssystem der Hirnzellen entschlüsselt

Das menschliche Gehirn besteht aus etwa hundert Milliarden Nervenzellen. Informationen zwischen ihnen werden über ein komplexes Netzwerk aus Nervenfasern übermittelt. Verdrahtet werden die meisten dieser Verbindungen vor der Geburt nach einem genetischen Bauplan, also ohne dass äußere Einflüsse eine Rolle spielen. Mehr darüber, wie das Navigationssystem funktioniert, das die Axone beim Wachstum leitet, haben jetzt Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) herausgefunden. Das berichten sie im Fachmagazin eLife.

Die Gesamtlänge des Nervenfasernetzes im Gehirn beträgt etwa 500.000 Kilometer, mehr als die Entfernung zwischen Erde und Mond. Damit es beim Verdrahten der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Internationaler Ferienkurs mit rund 600 Teilnehmern aus aller Welt

28.07.2017 | Veranstaltungen

10. Uelzener Forum: Demografischer Wandel und Digitalisierung

26.07.2017 | Veranstaltungen

Clash of Realities 2017: Anmeldung jetzt möglich. Internationale Konferenz an der TH Köln

26.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Zirkuläre Wirtschaft: Neues Wirtschaftsmodell für die chemische Industrie?

28.07.2017 | Studien Analysen

Assistenzsysteme für die Blechumformung

28.07.2017 | Maschinenbau

Ruckartige Bewegung schärft Röntgenpulse

28.07.2017 | Physik Astronomie