ANWENDUNG VON MEMBRANVERFAHREN BEI DER SIMULTANEN HERSTELLUNG VON MANNITOL UND GLUCONSÄURE AUS SACCHAROSE DURCH KONJUGIERTE NAD *-ABHÄNGIGE DEHYDROGENASEN

Abstract

Es wird ein Verfahren zur simultanen und kontinuierlichen Herstellung von Gluconsäure und Mannitol durch konjugierte NAD(H)-abhängige Dehydrogenasen innerhalb eines Membranreaktors beschrieben. Die Synthese löslicher polymergebundener von Glucose- und Mannitol-Dehydrogenase akzeptierter Coenzyme, sowie die Herstellung von Hohlfasermembranen, die zu ihrer Rückhaltung innerhalb des Reaktors geeignet sind, werden dargestellt. Erstmals wird eine Mannitol-Dehydrogenase mit NAD(H) -Spezifität beschrieben. Die Einsatzmöglichkeiten der Elektrodialyse zur Aufrechterhaltung des optimalen pH und als Stufe der Produktaufarbeitung werden diskutiert. Experimentelle Daten zur Reaktorperformance werden mit Modellrechnungen verglichen. Die in der Nahrungsmittelindustrie zum Einsatz kommenden enzymtechnologischen Verfahren beschränken sich bisher fast ausschließlich auf coenzymunabhängige Reaktionen (Hydrolysen, Isomerisierungen). Erst in den letzten Jahren wird versucht, insbesondere NAD (P)*-abhängige Enzyme für die Synthese von wirtschaftlich interessanten Produkten wie z.B. L-Aminosäuren oder Derivaten von Monosacchariden zu nutzen. Um mit derartigen Enzym-Coenzym-Systemen im größeren Maßstab ökonomisch arbeiten zu können, ist es erforderlich, die Coenzyme - wie auch die Enzyme - in nur katalytischen Konzentrationen einzusetzen und sie durch kontinuierliche Regeneration für eine möglichst große Zahl von Reaktionszyklen wiederverwendbar zu machen. Prinzipiell kommen enzymatische und nicht-enzymatische (chemische, elektrochemische) Verfahren fiir die Coenzymregeneration in Betracht. In der Praxis haben sich die enzymatischen Cofaktor-Regenerationssysteme am besten bewährt. Bei der Entwicklung enzymatischer Syntheseverfahren für L-Aminosäuren mittels reduktiver Transaminierung entsprechender durch chemische Synthese leicht zugänglicher Ketocarbonsäuren konnten Wandrey und Mitarbeiter /1-3/ erstmals das Prinzip der Cofaktorregeneration für einen Redoxprozeß in einem über die Laboranlage hinausgehenden Maßstab realisieren. Jedoch muß man bei diesen Prozessen in Kauf nehmen, daß die das Coenzym regenerierende Hilfsreaktion ein nicht verwendbares Produkt liefert (Abb. 1, Beispiel 1)