Aim: Valorisation of side-streams of the Citrus industry using the genetic diversity of monokarya from the basidiomycete Pleurotus sapidus. The genetic diversity of the basidiospores of Pleurotus sapidus (MKs) obtained from two dikaryotic strains of P. sapidus (Dk421 and Dk3174) will be exploited. Mks with high growth rate on milled Citrus peel, pulp and seed of orange, tangerine, lemon will be selected and grown as solid state and submerged fermentation (SF). Metabolites will be extracted and evaluated for biological activities. Samples before and after the fungal transformation taken from SSF and SF cultures will be analysed. Rapid product analyses using TLC and established coupled HPLC-DAD-ELSD will focus on the most promising strains. Specific targets are flavonoids with an increased number of hydroxyl groups on the B-ring, unsaturated carbonyls and terpenoids from the oxo-functionalisation of limonene, citronellal and farnesene isomers. High resolution and multi-dimensional GC-MS and multireaction monitoring (varying MS collision energies) will be used. Extracts from various strain/culture combinations (SSF or SF) will be lyophilized. One fraction of each sample will be tested for its biopesticide action, and another one for its quality as a feed supplement. SSF will be carried out in a rotary drum solid-substrate fermentation system.
The project is comprised of seven major work packages: 1. Generation and selection of the monokaryons (CITER) 2. Growth of the monokaryons (CITER) 3. Selection of the optimal culture conditions to obtain bioactive compounds using the selected Mk form step 2. (CITER, LUH, JLU, JUB) 4. Analytical evaluation of the biotransformation/conversion products (LUH, JLU) 5. Automated screening of Mks by chiral GC-GC (JLU) 6. Bioactivity test of crude extracts obtained from SSF and SF (IMBIV, IIB) 7. Bioprocess design and scale-up (JLU, JUB).
Zielsetzung: Die Messung von flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) in Innenräumen ist eine häufig vorkommende Aufgabenstellung im Berufsgenossenschaftlichen Messsystem Gefahrstoffe (BGMG). Im Rahmen der Qualitätssicherung von Messverfahren und für die Durchführung von Ringversuchen müssen Prüfgase für VOC an der großen dynamischen Prüfgasstrecke erzeugt werden. Die Bandbreite der VOC reicht dabei von leichter flüchtigen Stoffen mit Siedepunkten von ca. 60 Grad C bis zu schwerer flüchtigen Stoffen mit Siedepunkten bis zu 250 Grad C. Prüfgase für leichtflüchtige Stoffe wurden bereits mit gutem Erfolg hergestellt. Mit den vorhandenen Verdampfern an der Prüfgasstrecke ist es jedoch nicht möglich, VOC-haltige Prüfgase mit schwerflüchtigen Komponenten (Siedepunkte größer 150 Grad C) herzustellen. Aus dieser Notwendigkeit heraus sollen andere Techniken zur Herstellung von VOC-haltigen Prüfgase mit schwerflüchtigen Komponenten erprobt werden, um in Zukunft Prüfgase auch für diese Komponenten erzeugen zu können. Aktivitäten/Methoden: Die Herstellung von Prüfgasen mithilfe der Kapillardiffusion soll erprobt werden. Mit diesem Verfahren lassen sich auch schwerflüchtige Stoffe mit Siedepunkten um 250 Grad C verdampfen. Die für die Berechnung der Konzentration notwendigen Diffusionskoeffizienten sind für viele der infrage kommenden Komponenten unbekannt und müssen experimentell bestimmt werden. Mithilfe der Diffusionskoeffizienten kann dann der Massenstrom der einzelnen Komponenten berechnet und ein reproduzierbares Prüfgas erzeugt werden, welches im Rahmen von Ringversuchen und der Methodenentwicklung verwendbar ist. In einem ersten Schritt werden von Limonen und 2-(2-Butoxy-ethoxy)-ethanol die Diffusionskoeffizienten bestimmt, um die Eignung dieser Stoffe zur Prüfgaserzeugung festzustellen.
Die verlinkte Webseite enthält Informationen der Website "chemikalieninfo.de" des Umweltbundesamtes zum Regelwerk "Verordnung (EG) Nr. 1334/ 2008; Aromen und bestimmte Lebensmittelzutaten mit Aromaeigenschaften (zugelassene Aromen und Ausgangsstoffe)" für die chemische Verbindung "Limonen". Der Name nach Regelwerk ist "Limonen".
Das Projekt hat die Entwicklung eines neuartigen biotechnologischen Prozesses zur Produktion von Isoprenoiden wie (S)-Limonen aus Kohlendioxid und Sonnenlicht zum Ziel. Unter den bislang zugänglichen biologischen Brennstoffen ist Limonen die Substanz mit der höchsten Kompatibilität zu gegenwärtig gebräuchlichem Kerosin. Des Weiteren soll der angestrebte Modellprozess als Ausgangsbasis für die Entwicklung einer Plattformtechnologie zur bio-basierten Produktion nachhaltiger Wert- und Treibstoffe dienen. Das angestrebte neuartige Bioprozesskonzept besteht aus einem zweistufigen Reaktionssystem. In der ersten Stufe wird Kohlendioxid durch Algen direkt in Glykolat umgesetzt, unter Umgehung von Algenwachstum (also Biomassebildung). In der zweiten Stufe soll das Glykolat über eine direkt angeschlossene Fermentation ohne weitere Aufreinigung zu Zielprodukten umgesetzt werden. Für diese Glykolatverwertung wird das industriell genutzte Bakterium Escherichia coli eingesetzt. Letzteres und eine erste Kopplung der beiden Schritte steht im Fokus der Sondierungsphase. Es soll also eine Plattformtechnologie für die Entwicklung nachhaltiger Bioprozesse auf der Grundlage von Glykolat etabliert werden, welche eine dramatisch höhere Effizienz besitzt, als dies bei gegenwärtig eingesetzten Biomasse-basierten Technologien der Fall ist. Über ein entsprechendes Agrarkonzept kann dabei eine Konkurrenzsituation mit der Nahrungsmittelproduktion vermieden werden.
Im Rahmen des Foschungsvorhabens soll ein neuartiger, umweltgerechter und wirtschaftlicher biotechnologischer Prozeß zur Synthese und Gewinnung natürlicher Monoterpensäuren entwickelt werden. Die Zielverbindungen, insbesondere R-(+)-Perillasäure, besitzen aufgrund ihres antimikrobiellen und antifungalen Wirkspektrums Potential zur Verwendung als Konservierungsmittel in der Kosmetik- und pharmazeutischen Industrie. Das gram-negative Bakterium Pseudomonas putida vermag Limonen über die Oxidationszwischenstufen Perillaalkohol und Perillaaldehyd zu Perillasäure zu metabolisieren und diese Monoterpensäure als Hauptprodukt zu akkumulieren.
Die Zielsetzung des geplanten Projekts umfaßt u.a. die Entwicklung eines geeigneten in situ Produktabtrennungsverfahrens sowie die Medienoptimierung mit Hilfe eines genetischen Algorithmus.