Biotenside

ISBN-13: 9783519036159 / Niemiecki / Miękka / 2002 / 220 str.

Siegmund Lang; Wolfram Trowitzsch-Kienast

Opis

Das Wissen urn und die Bedeutung von Biotensiden nimmt stetig zu. Ein Grund dafiir besteht vermutlich darin, dass den Biotensiden in alIen Anwendungs bereichen ihre natiirliche Abbaubarkeit zurn Vorteil gereicht. AIs Naturstoffe sind sie immer auch Substrate fur abbauende enzymatische Reaktionen. Mit der vorliegenden Monographie in der Reihe "Chemie in der Praxis" bieten die Autoren vor alIem einen urnfassenden Literaturiiberblick uber die Vielzahl mikrobielI erzeugter Biotenside an. Wir glauben, dass dieses Vorhaben auch deshalb gelungen ist, da der eine von uns (SL) seit vielen Jahren auf diesem Gebiet wissenschaftlich tatig ist und gewissermaBen taglich mit den Entwicklungen der Methoden (besonders der Fermentierung von Mikroorganismen) und rriit den F ortschritten bei der Anwendung von Biotensiden konfrontiert ist, sie selbst mitgestaltet. Sie, unsere Leserin oder unser Leser, mogen aus den unterschiedlichen Grtinden zurn Kauf und/oder zur Lektiire dieses Buches angeregt werden. Sie finden hier kein Lehrbuch im ublichen Sinne vor. Es werden fur den Anwendungsbereich nur die notwendigsten Grundlagen, z. B. zur Messung von Oberflachenspannungen mitgeteilt. Ganzlich verzichten wir, wie sonst fur Lehrbucher ublich, auf die Einbeziehung von Ubungsaufgaben und deren Losungen. Dafur liefert dieses Buch gebalIte Information auch aus der aktuelIen Forschung fur z. B. fort geschrittene Biotechnologie-StudentInnen sowie fur die PraktikerInnen in Industrie und Forschung, die sich mit der HerstelIung von Biotensiden insbesondere durch Fermentation von Mikroorganismen aber auch durch enzymatische Synthese befassen oder aber befassen wo lIen."

Spis treści

1 Einleitung.- 1.1 Definition von Tensiden.- 1.2 Chemisch synthetisierte Tenside.- 1.3 Einsatzgebiete chemisch synthetisierter Tenside.- 1.4 Biotenside der höheren Zelle.- 1.5 Schwerpunkte des vorliegenden Buches.- 2 Mikrobielle Biotenside.- 2.1 Biotechnologische Aspekte.- 2.2 Surfactin und Emulsan.- 3 Grundlagen der Mikrobiellen Glycolipidbildung.- 3.1 Screening.- 3.2 Tensid-Test.- 3.3 Allgemeines zur mikrobiellen Kultivierung.- 3.4 Isolierung, Strukturaufklärung und quantitative Produktbestimmung.- 3.5 Biosynthese der Precursormoleküle.- 3.5.1 Biosynthese von Fettsäuren aus Glucose.- 3.5.2 Biosynthese von Fettsäuren aus n-Alkanen.- 3.5.3 Biosynthese des Kohlenhydratanteils.- 3.6 Regulatorische Mechanismen bei der Biotensidsynthese.- 3.7 Physiologische Rolle von Biotensiden.- 4 Glycolipide aus Biotechnologischen Prozessen.- 4.1 Trehalose- und andere mycolsäurehaltige Glycolipide.- 4.1.1 Mikrobielle Produzenten und Molekülstrukturen.- 4.1.2 Biosynthese-Studien.- 4.1.3 Mikrobielle Produktion.- 4.1.3.1 Nichtionische Trehaloselipide.- 4.1.3.2 Nichtionische Glucose-, Fructose- und Saccharoseiipide.- 4.1.3.3 Anionische Trehaloselipide.- 4.1.3.4 Biotransformationen (Transfer von Corynomycolsäuren).- 4.1.4 Chemische Synthese.- 4.1.5 ?,?’-D-Trehalose.- 4.1.6 Physiko-chemische Eigenschaften.- 4.1.6.1 Corynomycolsäuren.- 4.1.6.2 Zucker-corynomycolate und Acyl-Trehalosen.- 4.1.6.3 Anionische Trehaloselipide.- 4.2 Lipooligosaccharide.- 4.2.1 Übersicht über mikrobielle Produzenten und Molekülstrukturen.- 4.2.2 Lipopentaglucose bei Nocardia corynebacteroides.- 4.2.2.1 Mikrobieller Produzent und Molekülstruktur.- 4.2.2.2 Mikrobielle Bildung.- 4.2.2.3 Regulation.- 4.2.2.4 Tensideigenschaften.- 4.2.3 Lipooligosaccharide bei Tsukamurella sp. nov..- 4.2.3.1 Mikrobieller Produzent.- 4.2.3.2 Molekülstrukturen.- 4.2.3.3 Mikrobielle Produktion.- 4.2.3.4 Tensideigenschaften.- 4.3 Rhamnoselipide.- 4.3.1 Mikrobielle Produzenten und Molekülstrukturen.- 4.3.2 Physiologische Rolle der Rhamnoselipide.- 4.3.3 Biosynthese von Rhamnoselipiden.- 4.3.4 Regulation der mikrobiellen Rhamnoselipidbildung.- 4.3.5 Genetik der Rhamnoselipid-Synthese.- 4.3.6 Mikrobielle Produktion der Rhamnoselipide.- 4.3.6.1 Batch bzw. Fed-Batch Kultivierung unter wachstumslimitierten Bedingungen.- 4.3.6.2 Batch-Kultivierung mit ruhenden freien Zellen.- 4.3.6.3 Semi-kontinuierliche Rhamnoselipid-Produktion mit immobilisierten Zellen.- 4.3.6.4 Kontinuierliche Kultivierung und Produktion mit freien Zellen.- 4.3.7 Chemische Synthese.- 4.3.8 L-Rhamnose und optisch-aktive 3-Hydroxydecansäure.- 4.3.9 Physiko-chemische Eigenschaften.- 4.4 3-Hydroxyfettsäure-haltige Glucoselipide.- 4.4.1 Aminolipide und Glucoselipide bei Serratia sp..- 4.4.2 Glucoselipide bei Alcanivorax borkumensis MM1.- 4.4.2.1 Mikrobieller Produzent und Molekülstruktur.- 4.4.2.2 Biosynthese des Glucoselipids.- 4.4.2.3 Mikrobielle Kultivierung.- 4.4.2.4 Physiko-chemische Eigenschaften.- 4.5 Sophoroselipide bei Candida sp. (früher: Torulopsis sp.).- 4.5.1 Mikrobieller Produzent und Molekülstrukturen.- 4.5.2 Biosynthese und Regulation.- 4.5.3 Mikrobielle Produktion von Sophoroselipiden aus natürlichen C-Quellen.- 4.5.3.1 Batch-, Fed-Batch-Fermentationen und Verfahren mit ruhenden Zellen.- 4.5.3.2 Self-cycling-Fermentation.- 4.5.3.3 Kontinuierliche Sophoroselipid-Produktion.- 4.5.3.4 Gewinnung neuer Sophoroselipide durch biotechnologische Maßnahmen.- 4.5.4 Oberflächenaktive Eigenschaften von nativen Sophoroselipiden.- 4.5.5 Modifizierung nativer Sophoroselipide.- 4.5.6 Sophorose und optisch-aktive Fettsäuren.- 4.6 Cellobiose-und Mannosyl-erythritollipide.- 4.6.1 Ustilago sp.: Cellobiose- und Mannosyl-erythritollipide.- 4.6.2 Mannosyl-erythritollipide bei anderen Gattungen.- 4.6.3 Untersuchungen mit Ustilago maydis ATCC 14826 und Ustilago maydis DSM 4500.- 4.6.3.1 Mikrobielle Produktion mit Ustilago maydis ATCC 14826 und DSM 4500.- 4.6.4 Grenzflächenaktive Eigenschaften der Cellobiose- und Mannosyl-erythritollipide.- 4.6.5 Sonstige Eigenschaften von Ustilago maydis.- 4.7 Auswahl anderer mikrobieller Glycolipide.- 4.8 Enzymatische Glycolipidbildung.- 4.8.1 Lipase- und Protease-katalysierte Veresterung von Lipiden mit Zuckern und Zuckeralkoholen, Glycosidasen.- 4.8.1.1 Katalyse in organischen Lösungsmitteln oder lösungsmittelfrei.- 4.8.1.2 Lipase-vermittelte Katalyse in Gegenwart von Adjuvantien.- 4.8.1.3 Lipase-vermittelte Katalyse unter Einsatz hydrophobisierter Zucker.- 4.8.1.4 Protease-vermittelte Katalyse in organischen Lösungsmitteln.- 4.8.1.5 Glycosidase-katalysierte Glycosylierung von Fettalkoholen mit Zuckern.- 4.8.2 Tensid-Eigenschaften der durch Enzym-Katalyse hergestellten Glycolipide.- 5 Anwendungspotential Biologischer Glycolipide.- 5.1 Biotenside im Test für die tertiäre Erdölförderung.- 5.2 Biotenside im Test gegen die Ölverschmutzung der Meere.- 5.3 Biotenside im Test zur Bodensanierung (Altlasten).- 5.3.1 Rhamnoselipide im Test zur Bodensanierung.- 5.3.2 Übrige Biotenside im Test zur Bodensanierung.- 5.4 Biologische Aktivitäten von Tensiden, insbesondere von mikrobiellen Glycolipiden.- 5.4.1 Lipopeptide.- 5.4.2 Glycolipide.- 5.5 Biologischer Abbau von (Bio)Tensiden.- 6 Zusammenfassung und Ausblick.- 7 Abkürzungen und Symbole.- 7.1 Abkürzungen.- 7.2 Symbole.- 8 Literaturverzeichnis.- 9 Stichwortverzeichnis.

O autorze

Dr. Siegmund Lang, TU Braunschweig
Dr. Wolfram Trowitzsch-Kienast, TFH Berlin

Blurb

Mit der mikrobiellen Herstellungsweise von Tensiden ist eine Alternative zur chemischen Synthese gegeben, mit deren Hilfe die klassischen Tenside durch umweltfreundlichere Produkte verdrängt werden können. Das Buch vermittelt Grundlagen zur mikrobiellen Biotensid-Gewinnung und zeigt das Anwendungspotenzial dieser neuartigen Produkte auf. Nach einer Darstellung zur physiko-chemischen, mikrobiologischen und biochemischen Basis werden die Details der mikrobiellen Bildung verschiedener Glycolipide (Biotenside) im Labor- und Technikumsmaßstab behandelt. Neben einer strukturanalytischen und physiko-chemischen Charakterisierung der Produkte werden deren anwendungstechnische Möglichkeiten in den Bereichen Bodensanierung, Kosmetik und Pharma aufgezeigt.