Helmholtz-Gemeinschaft

Zusammenfassung & Ausblick
5 Zusammenfassung und Ausblick
Die Thiamindiphosphat-abhängige Benzaldehydlyase (BAL) aus Pseudomonas fluorescens ist
ein hoch aktiver Biokatalysator, der ein breites Spektrum an Benzaldehyden und Benzoinen
als Substrate akzeptiert. Das Enzym ist strikt (R)-selektiv für die Ligation und Spaltung von
chiralen 2-Hydroxyketonen. Da die aromatischen Aldehyde und Benzoine in wässrigem
Puffer nur schwer löslich sind, sind effiziente Arbeiten mit der BAL nur in Gegenwart
organischer Kosolventien möglich, die wahlweise wassermischbar oder nicht mischbar sind.
In gerührten wässrig-organischen Zweiphasensystemen (Emulsionen) konnten in vorangegangenen
Arbeiten hohe Umsatzraten und Ausbeuten zur Synthese aromatischer und
heteroaromatischer 2-Hydroxyketone ausgehend von preiswerten Aldehyden erreicht werden.
Allerdings wurde eine schnelle Inaktivierung unter Prozessbedingungen beobachtet, die auf
die Aldehyde zurückgeführt wurde. In der vorliegenden Arbeit, wurden erstmals alle
maßgeblichen Inaktivierungsfaktoren in ein- und zweiphasigen Systemen, soweit möglich,
getrennt voneinander untersucht, um so die entscheidenden Faktoren zu identifizieren. Im
gerührten Emulsionssystem können diese vielfältig sein:
Rühreffekte
Interphaseneffekte
pH-Wert
Molekulare Toxizität des organischen Lösungsmittel
Molekulare Toxizität der Substrate und Produkte
Oxidation des Enzyms z.B. durch Luftsauerstoff
Kinetische Inhibierung durch Substrate und Produkte
Oxidation und Rühreffekte:
Die BAL wurde vergleichend zu einer Variante der Benzoylformiatdecarboxylase, die
BFDH281A, welche zwar eine zur BAL sehr ähnliche Struktur hat, aber generell eine höhere
Stabilität auch gegenüber Aldehyden zeigt, untersucht. Eine durch Oxidationsprozesse
hervorgerufene Inaktivierung beider Enzyme konnte ausgeschlossen werden. Während die
BAL eine hohe Stabilität gegenüber magnetischen Rührprozessen aufwies (t 1/2 : ca. 91-133 h;
t 1/2 der Kontrolle: > 170 h), zeigte die BFDH281A besonders bei pH 6,5 eine rasche
Inaktivierung gegenüber dem magnetischen Rühren, welche mit einer sichtbaren Präzipitation
des Enzyms bereits nach dreistündiger Inkubation einherging. Die SDS-PAGE Analyse ergab
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