Natürliche Zutaten für die chemische Synthese
Arzneimittel-, Chemie- und Kosmetikfirmen stellen traditionell chemische Zutaten für ihre Produkte her und verwenden dazu teure edelmetallhaltige Katalysatoren, die Reaktionen beschleunigen, oder sogar gefährliche organische Lösungsmittel. Im Rahmen der EU-finanzierten Initiative AQUACAT (Tailor made lipases for synthetic catalysis in biphasic media: From poly (lactone) applications towards novel sugar esters) wollten die Forscher einen durch die Natur inspirierten, umweltfreundlicheren chemischen Produktionsprozess entwickeln. AQUACAT kombinierte physikalische Chemie mit Polymerwissenschaften und Enzymtechnologie, um ein natürliches Enzym umzuwandeln, das Fette im Körper zu einem industriellen Katalysator aufspaltet. Die Forscher hatten spezielles Interesse daran, dieses Enzym, die sogenannte Lipase, zu verwenden, um zwei Produkte mit zahlreichen wichtigen Anwendungen im Lebensmittel-, Medizin- und Kosmetiksektor herzustellen. Das erste Produkt, Polylactonnanopartikel, können als winzige Medikamentenverabreichungsvehikel verwendet werden, um Arzneimittel zu speziellen Zellen im Körper zu bringen. Produkt Nummer zwei, ein Zuckerester, enthält wasserlösliche Saccharose und öllösliche Lipide, die als ungiftige Emulgatoren für Lebensmittel und Kosmetika dienen. Zuckerester können ebenso als hitzestabile, kalorienarme Fettersatzstoffe für Nahrungsmittel verwendet werden. Zur Herstellung von Zuckerestern muss Saccharose chemisch verändert werden, damit sie Triglyceriden ähnelt, dem Hauptbestandteil von sowohl Tier- als auch Pflanzenfett. Die Forscher probierten verschiedene Wege aus, um das zu erreichen, und setzten Lipase als Katalysator zum Vereinigen von lipidhaltigen Molekülen mit Saccharose in einer Öl-und-Wasser-Emulsion ein. Zunächst benutzten sie ein Lipaseenzym der Hefe Candida rugose. Damit würde jedoch nur ein Teil des Saccharosemoleküls in ein Zuckerester umwandelt werden. Nachfolgend unternahmen sie Versuche mit einem Cocktail aus kommerziell erhältlichen Lipasen von verschiedenen Pilzarten, aber keine von diesen war in dem zweiphasigen AQUACAT-System aktiv. Ungeachtet dieser Hürden kann ein im Rahmen des Projekts erzeugter hochreiner Zuckerester als eine oberflächenaktive Substanz in Produkten wie Detergentien, Emulgatoren und Schaummitteln eingesetzt werden. Im Prinzip kann der lipasekatalysierte Prozess von AQUACAT nun dazu eingesetzt werden, unzählige chemische Stoffe auf nachhaltige und umweltfreundliche Weise herzustellen, was sowohl der Industrie als auch der Gesellschaft zugute kommt.
Schlüsselbegriffe
chemische Synthese, Lipasen, synthetische Katalyse, Zuckerester, Polylacton
