Forschen • Ausbilden • Vernetzen
Für eine nachhaltige Bioökonomie

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SEED FUND 2.0 - Perspektivprojekt DesignR

Tailoring Biosurfactants – Production of Designer Rhamnolipids

Tenside sind Moleküle, die die Oberflächenspannung von Flüssigkeiten senken, was z.B. zur Bildung von Emulsionen führt (z. B. Wasser und Öl). Diese Funktion wird in einer Vielzahl von Anwendungen genutzt. Biotenside wie Rhamnolipide (RL) können durch Fermentation aus nachwachsenden Rohstoffen wie Zucker aus Biomasse und / oder (Pflanzen-) Ölen hergestellt werden, wodurch die Verwendung von Rohöl vermieden werden kann.
RLs sind eines der Zielprodukte des FocusLab Bio². Sie bestehen aus bis zu zwei Rhamnose-Einheiten (hydrophiler Teil) und zwei β-Hydroxyalkansäuren (HAAs) mit unterschiedlicher Kettenlänge zwischen C8-C24 (hydrophober Teil). Die strukturelle Vielfalt von RLs entsteht durch das Zusammenspiel von drei Enzymen: RhlA ist für die Varianz der Fettsäurekettenlänge verantwortlich. RhlB fügt den HAAs das erste Rhamnosemolekül hinzu. Das resultierende Mono-RL kann durch Hinzufügen einer zweiten Rhamnose-Einheit durch RhlC in Di-RL umgewandelt werden.
Es wird erwartet, dass verschiedene RL-Kongenere unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, wobei der Zusammenhang zwischen der Struktur der RLs und ihren physiko-chemischen Eigenschaften bislang unklar ist. Daher zielt DesignR darauf ab, diese Wissenslücke zu schließen. Durch die Verwendung von Rhamnolipiden als ein Beispiel für eine industriell etablierte Klasse von Glykolipiden, sollen grundlegende Kenntnisse über das Struktur-Funktions-Zusammenspiel erlangt werden. Die Ergebnisse dienen dazu, die Grundlage für eine noch breitere Wissensplattform zu schaffen, die Strategien zur Herstellung und Aufreinigung von maßgeschneiderten Glykolipiden, deren Anwendungsgebiete und Marktpotenzial erst noch erforscht werden müssen, zu legen. Die Grundlage dieser Wissensplattform soll durch (i) die mikrobielle Produktion von mono- und di-RL, (ii) die selektive Trennung von mono-RL, di-RL und HAAs und (iii) die bio- und physicochemische Charakterisierung der produzierten Lösungen geschaffen werden.
Die mikrobielle Produktion von RLs geht bislang zwangsläufig mit variierenden HAA-Behalten einher. Daher sollen auf Basis von (ii) RLs und HAAs durch Normalphasenchromatographie getrennt werden können. Das wird eine Einschätzung des Einflusses einzelner Komponenten auf die Eigenschaften der Mischung (z.B. Schaumbildung und Emulgierung) ermöglichen.

 Eine ausführliche Projektbeschreibung finden sie auf der englischsprachigen Seite von DesignR.