Dokument 2.pdf - OPUS-Datenbank - Universität Hohenheim

3.2 Biotransformationen
Ziel der im Rahmen dieser Dissertation durchgeführten systembiologischen Arbeiten
war es daher, die zugrundeliegenden Mechanismen der Butanolresistenz in Pseudomonas
putida zu verstehen und damit einen Beitrag zur Entwicklung eines Produktionsstammes
zu leisten. Anknüpfend an die Studien von Rühl und Rutherford et al. (Rühl et
al., 2009; Rutherford et al., 2010) wurden die grundlegenden Mechanismen der Lösungsmitteltoleranz
und der Metabolisumus von Butanol in Pseudomonas putida KT2440 auf
Proteomebene untersucht.
3.2.4 Biotechnologische Herstellung von Vanillin
Abbildung 3.5: Geplante Synthese von Vanillin.
Vanillin ist mit einer jährlichen Produktion von 10.000-12.000 Tonnen einer der wichtigsten
Aromastoffe, der seine Hauptabnehmer in der Nahrungsmittelindustrie, aber
auch der pharmazeutischen Industrie findet. Der aus der Vanille-Pflanze (Vanilla planifolia)
gewonnene Anteil, welcher auch als „echte Vanille“ bezeichnet wird, beträgt
dabei weniger als 1% (20-50 t) (Walton et al., 2003). Die geringen Ausbeuten sowie
die zeitintensive Fermentation der Früchte, welche für die Bildung des Vanillins
aus Vanillin-β-Glucosiden verantwortlich ist, sind neben klimatischen, geographischen
und politischen Einflüssen für den hohen Preis dieses Rohstoffs verantwortlich (1.200-
4.000 $/kg)(Walton et al., 2003). Ein Großteil des weltweit verarbeiteten Vanillins wird
daher synthetisch, meist aus Guajacol, hergestellt und ist mit einem Marktpreis von
unter 15 $/kg deutlich preiswerter. Die Herstellung aus Lignin ist stark zurückgegangen
und liegt heute lediglich bei 20% der Gesamtproduktion (Silva et al., 2009).
Im Gegensatz zum natürlichen Vanillin, welches bis zu 200 verschiedene zusätzliche
Stoffe enthält, ist das aus Guajacol synthetisch hergestellte Vanillin fast rein. Um „natürliches“
Vanillin in größeren Mengen herstellen zu können, wurden in den letzten
Jahren verschiedene biotechnologische Ansätze untersucht. Ein generelles Problem der
biotechnologischen Herstellung von Vanillin besteht in dessen antimikrobieller Wirkung
sowie dessen Reaktionsfreudigkeit (Zaldivar et al., 1999)(s. Abschnitt 3.2.2). Um toxische
Effekte zu verhindern wird Vanillin von Pseudomonaden offenbar sehr schnell zu
Vanillinsäure oder Vanillylalkohol metabolisiert (Overhage et al., 1999a).
17