EINSATZ VON MEMBRANEN BEI DER KONTINUIERLICHEN COENZYM-REGENERIERUNG

Abstract

Bei Coenzymen, die als Transportmetabolite fungieren, muß die Beweglichkeit zwischen mindestens zwei aktiven Zentren gewährleistet sein. Daher verbietet sich eine gemeinsame Trägerfixierung von Enzymen und Coenzym, die diese Beweglichkeit ausschließt. In der Natur dienen Zellmembranen, die für Reaktanden und Produkte durchlässig sind, zur Abgrenzung komplexer Katalysatorsysteme. Ultrafiltrationsmembranen können analog dazu in der Technik zur Rückhaltung von Enzymen eingesetzt werden. Die Rückhaltung von Coenzymen gelingt nach kovalenter Bindung an wasser lösliche Polymere hinreichender Größe. Technische Membranen sind zwar im Vergleich zu biologischen Membranen wenig selektiv, gestatten aber die Verwendung von Pumpen, so daß ein diffusiver Austausch durch erzwungene Konvektion über die Membran ersetzt werden kann. Dadurch lassen sich in einem kontinuierlich durchflossenen Membranreaktor kleine Verweilzeiten - und bei entsprechend hoher Katalysatorkonzentration - große Raum-Zeit-Ausbeuten realisieren. Durch reaktionstechnische Optimierung auf der Basis genauer kinetischer Vermessung der Multi- Enzym-Systeme lassen sich die produktmengenspezifischen Coenzymkosten bei einigen NAD/NADH- und ADP/ATP-abhängigen Systemen soweit reduzieren, daß diese nicht mehr ökonomisch limitierend sind. Die kontinuierliche Coenzymregenerierung im Membranreaktor ist heute für Produktmengen im Kilogramm-Maßstab technisch machbar und bei hinreichender Wertschöpfung der entsprechenden Reaktionsschritte auch wirtschaftlich.