Titelaufnahme

Titel
Separation behavior and structure studies of E.coli stabilized Pickering emulsions / Bernhard Lauß
Verfasser/ VerfasserinLauß, Bernhard
Begutachter / BegutachterinNidetzky, Bernd
Erschienen2015
Umfang87 Bl. : Zsfassungen (2 Bl.) ; Ill.
HochschulschriftGraz, Univ., Masterarb., 2015
Anmerkung
Zsfassungen in dt. und engl. Sprache
SpracheEnglisch
DokumenttypMasterarbeit
Schlagwörter (GND)Escherichia coli / Biokatalysator / Escherichia coli / Biokatalysator / Online-Ressource
URNurn:nbn:at:at-ubg:1-91226 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist frei verfügbar
Dateien
Separation behavior and structure studies of E.coli stabilized Pickering emulsions [5.5 mb]
Links
Nachweis
Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Wir berichten über die Bioreduktion von o-chloroacetophenon zu (S)-1-(2-chlorophenyl)ethanol mittels E. coli als Ganzzellbiokatalysator. Die Anwesenheit von 40 gCDW/L (CDW = Zelltrockengewicht) Biokatalysator und 20 % (v/v) Hexan oder Hexanol führten zur Bildung einer homogenen, viskosen, Milch-ähnlichen Emulsion. Hexan- und Hexanoltropfen, die während der Bioreduktion gebildet wurden, waren (teilweise) vom E. coli Ganzzellkatalysator bedeckt und dadurch stabilisiert. Emulsionsbildung behinderte die Filtration von Zellen und Phasentrennung durch Absetzen im Anschluss an die Bioreduktion. Zentrifugation der Reaktionsansätze führte zur Trennung von organischer und wässriger Phase und zur Konzentration der Tropfen in einer, zwischen den beiden Phasen liegenden, Mulmphase. Die Optimierung der Phasentrennung durch Zentrifugation beinhaltete den Vergleich von Hexan und Hexanol als Lösungsmittel, Variation der Zentrifugationsdauer, Zugabe organischer Lösungsmittel (logP von -1.8 bis 0.58), sowie den Vergleich von lyophilisierten und frischen Zellen. Phasentrennung wurde durch Bedingungen gefördert die (1) eine große Dichtedifferenz zwischen der organischen und Mulmphase, (2) lyophilisierten anstelle von frischen Zellen und (3) die Verwendung von Lösungsmitteln die zu einer Zell/Protein-Aggregation in der wässrigen Phase (z.B.: Acetonitril oder Methanol) führten. Bedingungen die die Trennung der organischen Phase und Verdichtung der Mulmphase begünstigten, waren immer durch die Bildung kleiner Tropfen zwischen 1-4 m charakterisiert. Tropfen in der Größe der E. coli Zellen und unvollständige Bedeckung der Tropfenoberfläche weisen auf die zusätzliche Anwesenheit von Tensiden und/oder kleineren Partikeln (z.B.: aggregierte Proteine in der wässrigen Phase) hin. Die Zugabe von Methanol, Acetonitril, Butanol und Glyzerin (5 % (v/v)) erhöhten die Konzentration von (S)-1-(2-chlorophenyl)ethanol in der organischen Phase 2- bis 3-fach im Vergleich zu unbehandelten Reaktionsansätzen.

Zusammenfassung (Englisch)

Full reduction of 46 g/L o-chloroacetophenone to (S)-1-(2-chlorophenyl)ethanol by an E. coli whole cell catalyst requires high catalyst loading and a water immiscible, second phase. Stirring of the reaction mixture that contained 40 gcell dry weight/L of biomass and hexane or hexanol (20 or 50 % (v/v) led to the formation of a homogenous, viscous, milk-like emulsion after 24 h. Light microscopic analysis of the emulsion showed that droplets of hexane or hexanol were (partly) covered by the E. coli whole cell catalyst. The stable emulsion impeded filtration of biomass and phase separation by gravity settling. Centrifugation of the reaction mixture led to the separation of an organic and an aqueous phases and concentration of the droplets in an intermediate "crud" phase. The crud phase captured from 10 to 50 % (v/v) of the total reaction mixture. Investigation of phase separation included comparison of hexane to hexanol as second phase, variation of centrifugation time, addition of organic solvents (logP from -1.8 to 0.58), and lyophilized compared to fresh biocatalyst. Phase separation quality was promoted by conditions that provided (1) a high density difference between the organic and the crud phase, (2) lyophilized instead of fresh biomass and (3) additives that lead to cell and/or protein aggregation like acetonitrile or methanol. Conditions that favored organic phase separation and crud compaction were characterized by the formation of small droplets with diameters of 1-4 m. Droplets that were in the size range of the E. coli cells and incomplete coverage of droplets suggest the additional presence of surfactants and/or smaller particles (e.g. aggregated proteins in the aqueous phase). Addition of the organic solvents methanol, acetonitrile, butanol and glycerol (5 % (v/v)) increased the concentration of (S)-1-(2-chlorophenyl)ethanol 2 to 3-fold in the organic phase compared to the untreated reaction mixture.