Dr. Jens Rudat

Fei Peng

15. September 2017 

 LIGAROM (LIGnin-basierte AROMatische Aminosäuren):

Stoffliche Nutzung von Biomasse zur Gewinnung chemischer Grund- und Feinchemikalien.
Hierdurch soll die stoffliche Nutzung von Biomasse stärker in den Vordergrund gestellt werden, die das Potential zur Gewinnung aromatischer Grund- und Feinchemikalien aus Lignin bisher weitgehend ungenutzt lässt.

Skizze:
Lignocellulose ist der zentrale nachwachsende Rohstoff als Edukt für Bioraffinerien. Hier existieren bereits zahlreiche Verfahren zur Verwertung des Cellulose-Anteils zu verschiedensten Folgeprodukten (Kraftstoffe, organische Säuren, Lösungsmitel; indirekt über Lävulinsäure oder HMF auch zu Kunststoffen und Weichmachern). Die Nutzung des Hemicellulose-Anteils über Furfural zu weiteren Erzeugnissen (Furanharze, Nylon) ist Gegenstand intensiver Forschung. Im Gegensatz dazu wird der Lignin-Anteil derzeit eher als Abfall- und Störstoff betrachtet, der zum einen den Aufschluss der Lignocellulose erschwert und in der Verwertung lediglich als Energiequelle (Verbrennung) oder bestenfalls via Verpressung als Baustoff genutzt wird.
Die im Lignin enthaltenen Phenylpropane („Lignin-Monomere“) können mit anderen kostengünstigen (Abfall-)Stoffen zu Edukten für eine chemoenzymatische Synthese hochwertiger Feinchemikalien (e.g. aromatische Aminosäuren) kombiniert werden (z.B. Zimtsäure und Harnstoff via Phenyl-Dihydrouracil zu β-Phenylalanin). Die Produkte können außerdem zu funktionellen Pharmapeptiden, Biotensiden (Acylpeptide) u.a. weiter verarbeitet werden.

Arbeitspakete:
1. Isolation and/or synthesis of phenylpropane compounds from lignocellulose
2. Further synthesis to substituted dihydropyrimidines
3. Screening of enzymes for the sequential stereoselective hydrolysis of these compounds
4. Characterization, stabilization and immobilization of the most suitable enzymes
5. Set-up and modeling of a bioprocess to realize a (chemo-)enzymatic cascade reaction
6. Development and application of analysis methods to qualitatively and quantitatively analyze all substrates, intermediates and products

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