Mirata, Marco Antonio:
ISBN 9783899599039

Microbial transformation of monoterpenes: From screening for novel biocatalysts to bioprocess design # Pb., 144 S., 36Abb., davon 8 in Farbe, 9 Tab.

SCHLAGWORTE:
Microorganism screening
Bioflavour
Product inhibition
Limonene
Linalool
Monoterpene
In situ product recovery
(ISPR)
ISPR
(in situ product recovery)

Monoterpene sind natürliche Verbindungen, die im Pflanzenreich weitverbreitet sind. Neben ihren vielfältigen biologischen Funktionen in der Natur, finden Monoterpene aufgrund ihren bioaktiven und/oder organoleptischen Eigenschaften Anwendungen in der pharmazeutischen, kosmetischen und Aromenindustrie. Da viele natürliche Monoterpene in sehr geringen Konzentrationen vorkommen, ist eine Gewinnung aus Pflanzen nicht wirtschaftlich. Aus diesem Grund kommen neben der chemischen Synthese dieser Verbindungen zunehmend biokatalytische Verfahren zum Einsatz. Bevor ein neuartiger industrieller Prozess zur mikrobiellen Herstellung von Monoterpenen etabliert werden kann, erfolgt häufig zunächst ein Screening auf Mikroorganismen, welche die erwünschten Molekülen synthetisieren können. Die Anwendung einer geeigneten Verfahrenstechnik, um die Ausbeute aber auch die Effizienz von solchen Monoterpene-Biotransformationen zu verbessern, ist die nächste Herausforderung, um einen wirtschaftlichen industriellen Bioprozess zu entwickeln. Häufig müssen dabei inhibitorische oder toxische Effekte durch das Produkt und/oder den Prekursor auf den Biokatalysator limitiert werden. Diese zwei wichtigen Schritte der Prozessentwicklung für die biotechnologische Synthese von Monoterpenderivaten wurden in dieser Arbeit erfolgreich an zwei Beispielen veranschaulicht.

Monoterpenes are natural compounds widely spread in the plant kingdom. Beside their diversified biological functions in nature, the bioactive and/or organoleptic properties of monoterpenes make them very attractive compounds for the pharmaceutical, cosmetic, flavor and fragrance industry. Since many monoterpenes are not readily available from natural sources in an economically viable manner, the use of biocatalysis for their synthesis is receiving increasing attention. Nevertheless, before achieving a new industrial process for the microbial production of a monoterpene, the first phase usually starts by screening microorganisms that are able to synthesize the desired molecule. The use of process engineering to improve yield and efficiency of such monoterpenes biotransformations, often limited by inhibitory or toxic effects of the product and/or precursor on the biocatalyst, is the next requirement for the development of an economically advantageous industrial bioprocess. Based on these approaches, the potential of using the microbial transformation of monoterpenes for the production of valuable compounds, starting from the screening of microorganisms to the design of an integrated bioprocess, has been successfully highlighted by means of two examples.

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