Helmholtz-Gemeinschaft

Einleitung
menlagern und so einen hydrophoben Kern bilden. Die native Faltung wird durch die
Interaktion mit Kosolventmolekülen gestört und eine Denaturierung hervorgerufen, wobei das
Verhalten einzelner Enzyme gegenüber den verschiedenen Lösungsmitteln kaum
vorhersehbar ist (Castro und Knubovets, 2003). Versuche generelle Parameter zu bestimmen,
wie z.B. Polarität oder Hydrophobizität des Kosolvents, führten bisher zu keinem Erfolg
(Castro und Knubovets, 2003). Ein weiterer Nachteil für den Einsatz von Kosolventien, neben
der begrenzten Konzentration und dem damit begrenzten Einsatz von hydrophoben
Substraten, kann die unter Umständen recht aufwendige Produktreinigung sein (Eggers et al.,
1989).
1.2.3 Zweiphasensysteme
Eine weitere Anwendung ist die Biokatalyse in Zweiphasensystemen. Hier wird das Enzym
und evt. benötigte Kofaktoren meist in einem wässrigen Medium gelöst (reaktive Phase),
während das mit Wasser nicht oder nur gering mischbare unkonventionelle Medium als
Reservoir (nicht reaktive Phase) für hohe Konzentrationen des Substrats und des Produkts
dienen kann. Zweiphasensysteme sind meist für nicht wassermischbare organische
Lösungsmittel beschrieben, aber auch ionische Flüssigkeiten können in Zweiphasensystemen
verwendet werden (Kragl et al., 2002). So können hohe Reaktionsraten und gute
Produktausbeuten erzielt und einige der genannten Vorteile der unkonventionellen Medien
genutzt werden, obwohl die Stabilität gegenüber einphasigen Systemen meist stark reduziert
ist (Krishna, 2002). Diese Methode kann z.B. für die Fermentation (Malinowski, 2001) und
gereinigte Enzyme genutzt werden welche keine oder nur sehr geringe Aktivitäten in
wasserfreien Medien aufweisen (Straathof, 2003) oder eine hohe Sensibilität gegenüber den
Reaktanden zeigen (Kim et al., 2007). Da die organischen Substrate und Produkte bei guter
Löslichkeit im unkonventionellen Medium, in der reaktiven Phase nur in geringer
Konzentration vorliegen (Eggers et al., 1989, Kim et al., 2007). Funktion sowie Vor- und
Nachteile von Zweiphasensystemen werden in den nächsten Kapiteln anhand der wässrigorganischen
Zweiphasensysteme näher besprochen.
1.2.3.1 Wässrig-organische Zweiphasensysteme
Organische Lösungsmittel als unkonventionelle Medien sind in der Literatur am häufigsten
beschrieben; alle anderen Systeme sind noch verhältnismäßig jung. Neben dem Einsatz von
einphasigen Systemen inklusive wässrig-organischen Systemen und der Verwendung von
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