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Flotation in Zweiphasen-Systemen zur Enzymaufbereitung

Flotation in Zweiphasen-Systemen zur Enzymaufbereitung
Ansprechpartner:

Lucas Jakob, M. Sc.

Die Aufreinigung von industriellen Enzymen aus komplexen Biosuspensionen stellt eine große Herausforderung an den Bioprozess dar. Oft sind zahlreiche Trennschritte nötig um das Zielprotein aus dem Fermentationsmedium zu gewinnen („Capture“) und anschließend die Reinheit bis hin zum finalen Produkt zu erhöhen („Clean“). Während des Downstream Processing kommen dabei verschiedene Verfahren (z.B. Zentrifugation, Filtration, Fällung, Extraktion oder Chromatographie) zum Einsatz, so dass sich Verluste und Energiekosten der einzelnen Schritte addieren und die Aufreinigungskosten für Enzyme üblicherweise 50% der Herstellungskosten darstellen (Chmiel, 2011).

Die Flotation von Enzymen in Zweiphasen-Systemen (Two-Phase Flotation, TPF) kombiniert die Selektivität der Extraktion mit dem hohen Massentransfer der Flotation. Dadurch können „Capture“ und „Clean“ in einem Schritt durchgeführt werden. Die TPF verspricht somit durch das Einsparen mehrerer Aufreinigungsschritte eine effiziente Alternative zu herkömmlichen Verfahren zu sein.

Die Ausbeute der TPF soll durch verfahrenstechnische Optimierung gesteigert werden. Dafür wird der Einfluss der Flotationsparameter (z.B. Art des Gaseintrags, Blasenverweilzeit, Prozessführung) untersucht. Die Selektivität gegenüber verschiedenen Enzymen wird durch die Wahl geeigneter Zweiphasensysteme bestimmt. Dabei können sowohl Systeme bestehend aus einer wässrigen Suspension und einem nicht mischbaren Lösemittel als auch wässrige Zweiphasen-Systeme (Aqueous Two-Phase Systems, ATPS) aus einer Kombination von Polymer/ Polymer, Polymer/ Salz oder Alkohol/ Salz untersucht werden. Ein zusätzlicher Fokus liegt auf der Rückgewinnung und der Umwelt- und Produktverträglichkeit der Phasenkomponenten.