Industrielle Biotechnologie

Leistungsangebot

Triglycerid- und Fettsäure-Epoxide auf Basis nachwachsender Rohstoffe

  • Screening nach geeigneten Enzymen zur Epoxidierung
  • Bereitstellung biotechnologisch hergestellter Mustermengen an
  • Epoxiden auf Basis verschiedener Pflanzenöle, freier Fettsäuren und Fettsäureestern
  • Umfassende Charakterisierung von Pflanzenöl-Epoxiden (Dünnschichtchromatographie, Jodzahl, Epoxidsauerstoffgehalt, FT-IR-Spektroskopie, Rheologie, Dynamische Differenzkalorimetrie, Gaschromatographie)
  • Optimierung relevanter Prozessparameter mittels statistischer Versuchsplanung und Auslegung skalierbarer Prozesse und Durchführung in Labor- und Technikumsfermentern ; Durchführung der ausgelegten Prozesse bis zum 100-Liter-Maßstab beim Projektpartner/Kunden oder am Fraunhofer CBP
  • Bestimmung des Epoxidsauerstoffgehaltes von oxiranhaltigen Polymeren analog zu AOCS Official Method Cd 9-57
  • Bestimmung der Iodzahl von Fetten und Ölen in Anlehnung an DIN EN ISO 3961
  • Bestimmung der Säurezahl und der Azidität von Fetten und Ölen angelehnt an  DIN EN ISO 660

 

Biotenside – Mannosylerythritollipide und Cellobioselipide

  • Fermentation und Bereitstellung von Mustern fermentativ hergestellter Biotenside
  • Chemisch-enzymatische Modifizierung
  • Scale-up der Fermentationen bis max. 10 m3, Durchführung der ausgelegten Prozesse am Fraunhofer CBP oder bei Projektpartner/Kunde
  • Stoffwechselanalysen zur Aufklärung des Biotensid-Metabolismus – Planung und Durchführung von qRT-PCR-Experimenten
  • Genom-, Metagenom- und Transkriptomanalysen, z. B zur Aufklärung von Stoffwechselwegen oder Identifizierung neuer
  • Enzyme (Kooperation mit der Arbeitsgruppe Functional Genomics am Fraunhofer IGB)
  • DC-MALDI-TOF-Analysen, z. B. zur Biotensid-Analytik

 

Aufarbeitung von Lignocellulose

  • Analyse der Zusammensetzung (vorbehandelter) Lignocellulose-Substrate:
  • Faseranalyse nach der NREL-Methode »Determination of Structural Carbohydrates and Lignin in Biomass« (Stand der NREL-Methode Juli 2011) Analyten: Glukose, Cellobiose, Furfural, Lävulinsäure, Ameisensäure, Essigsäure, Ethanol, Hydroxymethyl-Furfural, Xylose/Mannose/Galaktose, Arabinose, Lignin (säurelösliches und säureunlösliches)
  • Aufschlussflüssigkeiten nach der NREL-Methode »Determination of Sugars, Byproducts and Degradation Products in Liquid Fraction Process Samples« (Stand der NREL-Methode August 2006) Analyten: Glukose, Cellobiose, Furfural, Lävulinsäure, Ameisensäure, Essigsäure, Ethanol, Hydroxymethyl-Furfural, Xylose/Mannose/Galaktose, Arabinose
  • Analytik von Hydrolysaten als Auftragsanalytik
  • Etablierung/Optimierung von Vorbehandlungsmethoden für unterschiedliche Lignocellulose-Materialien
  • Verzuckerung verschiedener Lignocellulose-Substrate, ggf. mit Vorbehandlung
  • Aufschlüsse von Lignocellulose zur Bereitstellung von Zucker oder Lignin im 1-m³-Maßstab am Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP, Leuna
  • Optimierung von Lignocellulose-Aufschlüssen im 1-Liter-Druckreaktor
  • Optimierung der Enzymdosierung für die Hydrolyse von Cellulose und Hemicellulose mittels statistischer Versuchsplanung
  • Optimierung der Hydrolyse für hohen Trockenstoffgehalt
  • Verwendung unkonventioneller Lösemittel (z. B. ionische Flüssigkeiten) für den Aufschluss von Lignocellulose
  • Enzymatische Modifizierung von Lignin
  • Assay-Entwicklung für ligninmodifizierende Enzyme
  • Bestimmung des Gehaltes an Säure-Detergens-Faser (ADF) und Säure-Detergens-Lignin (ADL) angelehnt an DIN EN ISO 13906
  • Bestimmung des Wassergehaltes und des Trockenrückstandes analog zu DIN EN 12880
  • Bestimmung des Glühverlustes bzw. Aschegehalts angelehnt an DIN EN 15935

 

Kautschuk und Inulin aus Löwenzahnwurzeln

Wir besitzen weitreichende Expertise in Bezug auf Extraktion, Analytik und Aufarbeitung. Aufgrund dessen können wir interessierten Firmen oder Forschungseinrichtungen folgendes Portfolio anbieten:

  • Isolierung von Naturstoffen und Optimierung der Extraktionsbedingungen
  • Aufarbeitung von Rohlösungen und -dispersionen
  • Polysaccharid-Analytik für Lösungen und Feststoff
  • Durchführung von Fermentationen auf der Basis von Rohextrakten
  • Planung und Vorbereitung des Scale-up von Extraktionen und Fermentationen in Labor- und Technikumsmaßstab; Durchführung der skalierten Prozesse in Pilotanlagen bei Projektpartner/Kunde oder am Fraunhofer CBP

 

Mikrobielle Expressionssysteme

  • Rekombinante Herstellung von Perhydrolasen, Lipasen, Peroxidasen, Phospholipasen, Dismutasen, Alkohol-Dehydrogenasen, ligninolytische Enzyme, Chitinasen
  • Identifizierung und Charakterisierung von geeigneten Enzymproduzenten
  • Entwicklung und Optimierung stabiler pro- oder eukaryotischer Expressionssysteme für industrielle Enzyme
  • Verfahrensentwicklung und -optimierung zur Enzymproduktion bis in den Pilotmaßstab (10 m3)

 

Neue technische Enzyme

  • Identifizierung neuer Enzyme mit gewünschten Eigenschaften, z. B. für die Epoxidierung, Lignin-Modifizierung und Chitin-Monomerisierung.
    Eingesetzt werden Methoden wie Anreicherungskulturen von Organismen, Metagenom-Screening, In-silico-Screening und funktionelle Assays.
  • Etablierung stabiler, skalierbarer Expressionssysteme mit hohen Ausbeuten, beispielsweise in bakteriellen Systemen wie E. coli und eukaryotischen Systemen wie den Hefen Komagataella pastoris (vormals Pichia pastoris), Kluyveromyces lactis
  • Herstellung der Enzyme im 1- bis 30-Liter-Maßstab am Fraunhofer IGB, Auslegung und Optimierung von Fermentationsstrategie (Batch-, Fed-Batch-, kontinuierliche Prozesse)
  • Auslegung und Planung von Scale-up-Experimenten für Fermentationen bis 10 m3, Durchführung des Scale-up beim Projektpartner/Kunden oder am Fraunhofer CBP

 

Chitin

  • Screening und rekombinante Expression von Chitinasen, Chitindeacetylasen
  • Untersuchung neuer Chitinquellen zur Synthese von N-Acetyl-Glucosamin und Glucosamin
  • Genomsequenzierung von chitinolytischen Mikroorganismen

 

Phosphor-Rückgewinnung

  • Enzyme werden in Hochleistungsmikroorganismen in hoher Ausbeute und Reinheit produziert. Wir bieten an, die gewünschten Enzyme anhand der DNA-Sequenzen herzustellen.
  • Wir entwickeln und optimieren enzymatische Prozesse zur Gewinnung von hochwertigen Produkten aus nachwachsenden Rohstoffen.
  • Die Optimierung von Prozessen mit oder ohne Enzyme können wir mittels statistischer Methoden anbieten.

 

Infrastruktur und Geräteausstattung

Molekularbiologie

  • Thermocycler für PCR (inkl. Gradienten-PCR)
  • Kammern für Agarose-Gelelektrophorese


Parallel-Synthese-Geräte

  • Temperierbarer Schüttler für 24 Parallelansätze (2- bis 20-mL-Maßstab)
  • Temperierbares Rührsystem für 6 Parallelansätze (30- bis 200-mL-Maßstab)
     

Inkubatoren

  • Verschiedene temperierbare Inkubatoren und Inkubationsschüttler
     

Fermenter und Reaktoren

  • Glasreaktoren mit verschiedenen Rührergeometrien und Strombrechern (1-L- und 10-L-Maßstab)
  • Festbettreaktoren (Adsorber und immobilisierte Enzyme)
  • Multifermenteranlagen für 8 Parallelansätze (1,2-L-Maßstab, biologische Sicherheitsstufe S2)
  • Kleinfermenter (3,6-L-Maßstab, biologische Sicherheitsstufe S2)
  • Technikumsfermenter (42-L-Maßstab, biologische Sicherheitsstufe S2)
  • Prozessleitsystem zur Regelung von Fed-Batch-Prozessen mit Zufütterungsstrategien und RQ-Regelung (Abgasanalysatoren)


Aufschlussgeräte

  • Hochdruckreaktor (1 L), z. B. zum Aufschluss von Biomasse
  • Inline-Dispergierer
  • Ultraschallgerät VialTweeter zum Aufschluss, Entgasen oder Homogenisieren kleiner Probenvolumina, 10 Parallelansätze (1-mL-Maßstab)


Downstream Processing

  • Säulenchromatographische Aufreinigung für unpolare Metabolite (Normalphase)
  • Rotationsverdampfer
  • Crossflow-Filtrationseinheiten
  • Tellerseparator
     

Analytik

  • Automatisches DC-Auftragungsgerät
  • Isokratische und Gradienten-HPLC-Systeme mit RI-, UV- und ELSD-Detektoren
  • Photometrische Analysegeräte (Mikrotiterplatten-Reader, Photometer, NanoDrop-Spektrophotometer)
  • Multienzym- und ionenselektiver Elektrodendetektor (YSI 2950D)
  • Gelelektrophorese (SDS- und native PAGE)
  • Mikroskop (Zeiss, inkl. Kamera AxioCam)