Extrusion 4-2017

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Technische Universität München
Professur für Industrielle Biokatalyse
Prof. Dr. Thomas Brück,
Lichtenbergstr. 4, 85748 Garching, Germany
den Lehrstühlen für Makromolekulare Che-
mie in Garching und für Chemie Biogener
Rohstoffe in Straubing zeigten im Rahmen
des Projekts, wie die mechanischen Eigen-
schaften des Biopolymers durch Zugabe an-
derer Kunststoffe, beispielsweise biologisch
hergestellten Polylactiden, verändert werden
können.
Neue Möglichkeiten eröffnet die Trennung
der Herstellung der Einzelbausteine von der
Polymerisierung. Das Team von Thomas
Brück, Professor für Industrielle Biokatalyse
der TU München, entwickelte eine ressour-
censchonende biotechnologische Produkti-
on der Monomere aus Kleie, die als kosten-
günstiges Nebenprodukt bei der Mehlher-
stellung anfällt.
Indem sie diese Monomere mit solchen mi-
schen, die aus beta-Butyrolacton hergestellt
wurden, können Forschende der Lehrstühle
für Makromolekulare Chemie und für die
Chemie Biogener Rohstoffe gezielt Unregel-
mäßigkeiten in das Polymer einbauen und so
die Materialeigenschaften für die jeweilige
Anwendung maßschneidern. Auch verbes-
serte metallische und biogene Katalysatoren
für die Öffnung des Butyrolacton-Rings sind
Teil der Forschungsarbeit.
Biotechnologische Produktion
chemischer Zwischenprodukte
Viele biotechnologische Prozesse nutzen sich
spontan bildende Biofilme. Allerdings sind
diese oft sehr empfindlich und nicht an alle
gewünschten Reaktionen anzupassen.
Teams der Lehrstühle für Bioprozesstechnik
und für Makromolekulare Chemie II der Uni-
versität Bayreuth entwickelten daher künstli-
che Biofilme, bei denen die Mikroorganis-
men in eine maßgeschneiderte synthetische
Polymermatrix eigebettet werden. Dadurch
sind die Bakterien sehr viel robuster und
können für unterschiedlichste Einsatzfälle
genutzt werden.
Essigsäurebakterien werden bereits für die
Produktion von Vitamin-C genutzt. Da das
Bakterium in der Natur auf verschiedenste
Umweltreize reagieren muss, besitzt es ver-
schiedenste Enzyme an seiner Oberfläche.
Mit neu entwickelten molekularbiologischen
Methoden gelang es den Forscherinnen und
Forschern der Lehrstühle für Mikrobiologie
am TUM-Standort Weihenstephan und am
Lehrstuhl für Bioverfahrenstechnik in Gar-
ching, nicht benötigte Enzyme zu entfernen.
Die Energie des Bakteriums konzentriert sich
damit auf die für die erwünschte biotechno-
logische Umsetzung relevanten Enzyme. Die
Aktivität steigt und Nebenreaktionen wer-
den unterbunden.
Verbindungen, die sich wie Bild und Spiegel-
bild zueinander verhalten, sind wichtige
Bausteine für die Synthese pharmazeutischer
Produkte. Sogenannte Enreduktasen können
Wasserstoffatome an Doppelbindungen an-
lagern und damit diese Chiralität genannte
Eigenschaft erzeugen. Beispielsweise ent-
steht so aus dem im Kümmelöl vorkommen-
den Carvon das chirale Dihydrocarvon. Mit
verschiedenen Methoden des Protein Engi-
neerings veränderten Wissenschaftlerinnen
und Wissenschaftler am Lehrstuhl für Biover-
fahrenstechnik der TU München ein entspre-
chendes Enzym so, dass es eine mehr als
viermal höhere Aktivität erreicht.
Synergie der Verbundforschung
„Die erfolgreiche Arbeit des Forschungsver-
bunds zeigt beispielhaft den großen Nutzen
der interdisziplinären Arbeit im Verbund
über verschiedene Standorte hinweg“, sagte
Thomas Brück, Professor für Industrielle Bio-
katalyse der TU München. „Die Verknüp-
fung der drei TUM-Standorte Straubing,
Weihenstephan und Garching spannt den
Bogen von der Grundlagenforschung bis zur
Anwendungsentwicklung und beschleunigt
den Weg zur tatsächlichen Umsetzung
enorm.“
Auf Seiten der TU München waren der Lehr-
stuhl für Chemie Biogener Rohstoffe und die
Professur für Biogene Polymere in Straubing,
der Lehrstuhl für Mikrobiologie in Weihen-
stephan sowie die Lehrstühle für Bioverfah-
renstechnik, für Makromolekulare Chemie
und für Industrielle Biokatalyse in Garching
beteiligt. Weitere Mitglieder des Verbunds
sind die Lehrstühle für Bioprozesstechnik
und für Makromolekulare Chemie II der Uni-
versität Bayreuth sowie der Lehrstuhl für Bio-
verfahrenstechnik der Universität Erlangen-
Nürnberg, der den vom Bayerischen Staats-
ministerium für Umwelt und Verbraucher-
schutz finanzierten Projektverbund koordi-
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