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Verfahrenstechnik 9/2015

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VERFAHRENSTECHNIK IM

VERFAHRENSTECHNIK IM ALLTAG I SERIE Homogener Film Enzymatisch aktive ultradünne Pepsin-Membranen zur Wein- und Bierklärung Immobilisierte Enzyme können dagegen rückgewonnen und mehrfach eingesetzt werden. Fixiert und vernetzt Matthias Wessling Zwei Verfahrensschritte in einem — das erledigen neuartige enzymatisch aktive Membranen. Die ultradünnen Enzymfilme entstehen durch Quervernetzung von Pepsin auf einem porösen Träger und sind in der Lage, gleichzeitig Proteine enzymatisch zu spalten und die Spaltprodukte abzutrennen. Autor: Prof. Dr.-Ing. Matthias Wessling, Lehrstuhlinhaber, Membranverfahren, RWTH Aachen Pepsin ist ein wichtiges Verdauungsenzym, eine sogenannte Protease, also ein Enzym, das Peptidbindungen spaltet. Im Magen schneidet es Eiweißmoleküle in kleinere Peptidfragmente. Auch in der Lebensmittelindustrie werden Proteasen eingesetzt, etwa bei der Herstellung von Käse oder zur Beseitigung von Trübungen in Getränken wie Wein, Bier oder Fruchtsäften. Spezielle Proteasen werden auch zur Herstellung von hypoallergener Nahrung eingesetzt. Die Proteasen bauen dabei gezielt allergene Proteine ab. Werden die Proteasen in gelöster Form verwendet, ergibt sich jedoch eine Reihe von Nachteilen: Die Enzyme sind nicht stabil, da sie sich gegenseitig spalten können. Eine Rückgewinnung ist nicht praktikabel, das treibt die Kosten in die Höhe. Lösliche Enzyme sollten auch nicht im behandelten Getränk verbleiben, laut Reinheitsgebot ist dies für Bier in Deutschland sogar verboten. Eine Immobilisierung kann durch Fixierung auf einem Substrat oder durch eine Quervernetzung des Enzyms erreicht werden. Ein Team mit Wissenschaftlern der Universität Twente (Enschede, Niederlande), der RWTH Aachen und des DWI − Leibniz-Institut für Interaktive Materialien (Aachen) hat nun einen einfachen Weg entwickelt, der beide Prinzipien vereint: Für die Synthese wird eine hauchfeine poröse Polymermembran mit der Protease benetzt. Anschließend löst die Zugabe des Reagenz Trimesoyl-Chlorid eine Quervernetzung der Moleküle aus. Die Pepsinmoleküle werden dabei so engmaschig verknüpft, dass ein homogener Film entsteht, während das Pepsin weiterhin in der Lage ist, passende Substrate unter sauren Bedingungen abzubauen. Die Aktivität bleibt lange erhalten, da die Enzyme sich nicht selbst verdauen können. Große Moleküle werden von den nur 50 bis 150 nm dünnen Pepsin-Membranen zurückgehalten, während die kleineren Spaltungsprodukte die Membran rasch passieren und auf diese Weise leicht abgetrennt werden können. So lässt sich eine kontinuierliche Prozessführung realisieren. Das Herstellverfahren für die neuen Pepsin-Membranen ist sehr einfach, auch für andere Enzyme geeignet und lässt sich großtechnisch realisieren. Foto: Fotolia www.avt.rwth-aachen.de 58 VERFAHRENSTECHNIK 9/2015

VORSCHAU IM NÄCHSTEN HEFT: 10/2015 ERSCHEINUNGSTERMIN: 19. 10. 2015 • ANZEIGENSCHLUSS: 02. 10. 2015 01 02 03 04 01 Die 7. Schüttgut, Fachmesse für Granulat-, Pulver- und Schüttguttechnologien, findet am 4. und 5. November 2015 in Dortmund statt 02 Kundenwünsche sind meist schwer vorhersehbar, gut also, wenn sich einzelne Komponenten standardisieren lassen und je nach Anwendung kundenspezifisch ausgeführt werden können 03 Wie gut geschlossene Reaktoren und Behälter im Ex-Bereich ausgeleuchtet werden, hängt u. a. von den Eigenschaften der eingesetzten Leuchten ab 04 Ablaufsteuerungen und Regelungstechnik selbst erstellen – eine Reglerplattform für Industrieprozesse macht dies möglich Der direkte Weg (Änderungen aus aktuellem Anlass vorbehalten) im Internet: www.verfahrenstechnik.de als E-Paper: www.engineering-news.net Redaktion: redaktion@verfahrenstechnik.de VERFAHRENSTECHNIK 9/2015 59

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