VL 9 PHA

Question 1

Was sind die Definitionen von Bioplastik, bioabbaubar und biobasiert?

Answer 1

Bioplastik: Ein Kunststoff, der entweder bioabbaubar oder biobasiert ist
Bioabbaubar: Stoff kann durch MOs aus der Umwelt in natürliche Stoffe wie Wasser, CO2 etc. abgebaut werden
Biobasiert: Der Stoff wurde (teilweise) aus Biomasse hergestellt

Question 2

Wie ist die Struktur von PHAs? Was sind scl, mcl, lcl?

Answer 2

Lineare Polyester Struktur

H - [ O - (CR)- [CH3]n - (C=O) ]x- OH

scl 3-5 C Kettenlänge
mcl 6-14 C Kettenlänge
lcl >14 C Kettenlänge

Question 3

Welcher Modell-Organismus produziert PHA und was ist sein ideales Substrat?

Answer 3

Cupriavidus necator

Triglyceride bzw. Fettsäuren aus Pflanzenöl

Question 4

Welche Enzyme sind für die Synthese von PHA wichtig?

Answer 4

Ketothiolase PhaA
Acetoacetyl-CoA-Reduktase PhaB
PHA-Synthase PhaC
Ketothiolase BktB
Ketoacyl-ACP-Reduktase FabG
Enoyl-CoA-Hydratase PhaJ
Hydroxyacyl-ACP-CoA-Transferase PhaG

Question 5

Wie sieht die Downstream-Prozessierung mit Lösungsmitteln bei der PHA-Produktion aus?
(Welche LöMis und Anti-LöMis gibt es?)

Answer 5

Bakterien in wässriger Lösung mit LöMi vermischen, im Tank rühren
Feste Reste verwerfen, flüssige (gelöstes PHA) mit einem Anti-LöMi vermischen -> PHA fällt aus und wird separiert
LöMi + Anti-LöMi bleiben flüssig und werden zurückgewonnen

Possible solvents
* Chloroform
* Dichlorometane
* Ethyl acetate
* Acetone (Not suitable for scl-PHA)
* Other halogenated solvents

Possible Antisolvents
* Methanol / Ethanol / other lowmolecular alcohols
* N-Hexane
* Acetone
* Water

Question 6

Wie sieht die Downstream-Prozessierung mit Zelllyse bei der PHA-Produktion aus?
(Welche Additive gibt es?)

Answer 6

Bakterien (s) mit Additiv im Tank rühren
-> PHA fällt aus, alle anderen Extraktionsreste bleiben in Lösung
Extraktionsreste werden gewaschen

Mögliche Additive:
* Alkali → saponification of lipids
* Acid
* Surfactants (e.g. SDS) → facilitate disruption of
cell membrane
* Oxidants (e.g. NaClO) → degrades common
cell residues
* Enzymes (e.g. proteases, glycosidases)

Question 7

Welche Anwendungen für PHA gibt es?

Answer 7

Schmelzextrusion -> Polymerform schmelzen
Spritzgießen -> Polymer in Form gießen
3D-Druck
Elektrospinnen -> polymere Fasern
Biomedizinische Anwendungen (Nahtmaterial,
Arzneimittelabgabe, Stents, Nervenleiter)

Question 8

Welche Synthesewege für PHA gibt es? Welchen Ausgangsstoff haben sie?

Answer 8

HV Biosynthese; aus Propansäure
HB Biosynthese; aus Zuckern
Fettsäureabbau; aus Fettsäuren
Fettsäurebiosynthese; aus Zuckern

Question 9

Wie verläuft Pathway I der PHA-Synthese?

Answer 9

HB Biosynthese
Zucker -> Acetyl-CoA -> Acetoacetyl-CoA (über Ketothiolase PhaA) -> Hydroxybutyryl-CoA (über Acetoacetyl-CoA Reduktase PhaB)
Allgemeiner Schritt: Hydroxybutyryl-CoA -> PHA (über PHA-Synthase PhaC)