PflanzenFachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.

 

Projekte - Details

Verbundvorhaben: ERA-IB 6: Verbesserte Strategien zur biotechnologischen Herstellung maßgeschneiderter zuckerbasierter Biotenside (SurfGlyco); Teilvorhaben 1: Fermentative Glycolipid-Herstellung - Akronym: SurfGlyco

Anschrift
Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik (IGB)
Nobelstr. 12
70569 Stuttgart
Kontakt
Dr.-Ing. Susanne Zibek
Tel: +49 711 970-4167
E-Mail schreiben
FKZ
22030715
Anfang
01.05.2016
Ende
30.04.2019
Ergebnisdarstellung
Das Fraunhofer IGB konzentrierte sich in SurfGlyco auf die Optimierung der mikrobiellen Fermentation zur Gewinnung von Biotensiden aus Zuckern als einzige Kohlenstoffquelle. Auf die Verwendung von Pflanzenölen als hydrophobe Substrate sollte verzichtet werden. Geeignete Mikroorganismen wurden ausgewählt, um die sogenannten Cellobioselipide (CL) zu gewinnen. Der Fermentationsprozess wurde im Labormaßstab optimiert. Erste Kultivierungen im Bioreaktorsystem führte zu CL-Mustermengen, die für erste Charakterisierungen und Anwendungsprüfungen bereitgestellt wurden. Es wurden verschiedene Strukturvarianten von CL hergestellt und Methoden zur Produktaufarbeitung untersucht. Es wurden Konzepte entwickelt, bei denen entweder nicht-toxische Lösungsmitteln wie Ethanol eingesetzt oder auf den Lösungsmitteleinsatz verzichtet wurde. Das lösungsmittelfreie Verfahren wurde von Biotrend in Zusammen-arbeit mit Croda als Industriepartner und dem IGB etabliert. Das KIT konzentrierte sich auf die enzymatische Synthese von Glykolipiden unter Verwendung von Lipasen oder Glukosidase als Biokatalysator. Ein breites Spektrum verschiedener Glykolipide wurde synthetisiert und mittels Chromatographie gereinigt. Alle Biotenside wurden über HPTLC-MALDI-ToF-MS am Fraunhofer IGB und NMR am KIT hinsichtlich ihrer Struktur charakterisiert. Darüber hinaus wurden bei Croda pyhsico-chemische Charakterisierung und Anwendungstests durchgeführt. Croda konnte Fortschritte beim Einsatz der Gelierungseigenschaften der vom Fraunhofer IGB zur Verfügung gestellten CLs in indikativen Prototypformulierungen erzielen. Die Arbeiten eröffnen die Möglichkeit, CLs als multifunktionale Additive in Sun Care & Beauty-Produkten einzusetzen. Dies ist auf ihre Fähigkeit zurückzuführen, Lipophile und Hydrophiles sowohl in Öl als auch in Wasser zu dispergieren, die Gelbildung in Öl und Wasser bei geringem Tensideinsatz zu induzieren und deren Potenzial, als Emulsionsstabilisator, Verdicker und Rheologiemodifikator zu wirken.
Aufgabenbeschreibung
SurfGlyco ist ein transnationales europäisches Projekt, das vom Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB (Stuttgart, Deutschland) koordiniert wurde. In dem Verbundprojekt wurden Experten aus Großbritannien (Croda), Deutschland (Fraunhofer IGB, KIT) und Portugal (Biotrend) vereint. Die Grundidee des Projekts war es, das Potenzial bisher kaum genutzter mikrobieller Glykolipide, die viel-versprechende Ausbeuten und eine beachtliche molekulare Variabilität aufweisen, zu erschließen. Des Weiteren sollten neuartige Glykolipide aus unterschiedlichen Zucker- und Lipidkomponenten durch hoch-selektive enzymatische Reaktionen unter milden Reaktionsbedingungen erzeugt werden. SurfGlyco hat industrielle Relevanz, da es sich zum Ziel gesetzt hat natürliche Biotenside in Anwendungsbereichen einzuführen, die uns allen im Alltag begegnen. Der Tensidmarkt verzeichnete zuletzt ein deutliches Wachstum. Mehrere Marktstudien postulieren einen globalen Gesamtverbrauch von bis zu 20 Mio. t Gesamtvolumen im Wert von mehr als 40 Mrd. US$ bis 2019 (www.marketsandmarkets.com/-PressReleases/surfactants.asp). Einer der wichtigsten Faktoren, der zu diesem Markt beiträgt, ist der steigende Konsum im Konsumgüterbereich. Besonders im Heim- und Körperpflegemarkt zeigt sich ein zunehmendes Bewusstsein für die Verwendung biobasierte Produkte. Daher wurden bereits chemisch synthetisierte Tenside auf Basis nachwachsender Rohstoffe etabliert. Die wenig nachhaltige Produktion der meisten für ihre Herstellung benötigten Öle führt jedoch zu Kundenbedenken und fordert Alternativen, die innerhalb von SurfGlyco teilweise erarbeitet wurden.

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Basisdaten Nachwachsende Rohstoffe