ture for increasing cell density or biomass inthe reactor, and hence the volumetric producti-vity. In this study, Lactococus lactis was chosenfor immobilization in a fixed-bed reactor be-cause of its importance for starter cultures.The aim was to demonstrate a proof of con-cept; for continuous cultivation of L. lactis in fi-xed bed reactors and to investigate strategiesfor scale-up (see Fig.).Among several macroporous carriers Spon-

ceram (donated by ZellWerk, Eichst�dt) and

SIRAN (QVF) showed the best performance.The procedure for immobilization is simpleand does not require extra equipment. Duringcontinuous cultivation in a 100 mL-fixed-bedreactor at perfusion rates up to 4.6 h–1 (morethan four times higher as the max. growth ra-te) the volumetric lactate productivity was ab-out 30 times higher than in batch culture.Compared to literature data the values obtai-ned were significantly higher as well. This im-plies that probably the perfusion rates used inthe previous works were too low, resulting in alower volumetric productivity. For scale-up a1.5 L radial-flow bioreactor was run with a per-fusion rate of 2 d–1 corresponding to a mediumthroughput of 50 L per day for up to twoweeks. The volume specific productivity forlactate and cell release was even higher as inthe small scale system. Therefore, this smalland compact reactor system can replace sus-pension reactors which are 50 to 100 times lar-ger. Further scale-up should be possible.

Biokatalyse

VA.26

Mikroalgen als neue Biokatalysatoren f�rasymmetrische SynthesenJ. Havel1), S. Meier1), T. Kurzrock1), D. Ilgen1), K. H�lsch1),D. Weuster-Botz1) (E-Mail: d.weuster-botz@lrz.tum.de)1)Lehrstuhl f�r Bioverfahrenstechnik, Technische Universit�t M�nchen, Boltzmannstraße 15,D-85748 Garching.

10.1002/cite.200650452

Chirale Alkohole sind wichtige Intermediatef�r die Produktion von Pharmazeutika, Ge-schmacks- und Duftstoffen. Sie k�nnen durchdie Reduktion von prochiralen Ketonen �berGanzzellbiokatalysen einfach hergestellt wer-den. Eine hohe Selektivit�t f�r das Produkt,die Verf�gbarkeit des Biokatalysators und imFalle von Redoxreaktionen das zelleigene Rege-nerierungssystem erm�glichen effiziente in-dustrielle Prozesse. Herk�mmlich verwendeteheterotrophe Mikroorganismen zeigen jedochin vielen F�llen eine Bildung von Nebenpro-dukten und/oder eine weitere Metabolisierungoder Modifizierung von Produkten.Phototrophe Mikroorgansimen wie Cyano-

bakterien mit einem unvollst�ndigen Katabo-lismus verringern die Wahrscheinlichkeit derBildung von Nebenprodukten oder des weite-ren Produktabbaus. Die technische Anwen-dung der Photobiokatalyse ist jedoch aufgrund

des notwendigen Einsatzes eines Photobiore-aktors zur Energieversorgung f�r die Cofaktor-regenerierung praktisch nicht m�glich.Die drei repr�sentativen Cyanobakterien

Synechococcus PCC7942, Anabaena variabilisund Nostoc muscorum wurden bez�glich ihrerF�higkeit untersucht, prochirale Ketone zu ih-ren korrespondierenden chiralen Alkoholen zureduzieren.Es konnte erstmalig gezeigt werden, dass

diese zuf�llig ausgew�hlten Cyanobakterien inder Lage waren, asymmetrische Reduktionenvon prochiralen Ketonen ohne Licht zur Cofak-torregenerierung zu katalysieren. Damit k�n-nen Standard-R�hrkesselreaktoren f�r asym-metrische Reduktionen mit Mikroalgeneingesetzt werden (Patent angemeldet). Diezellspezifischen Produktbildungsraten vonCyanobakterien zeigten im Vergleich zu typi-schen heterotrophen Ganzzellbiokatalysatoren

Figure. L. lactis on SIRAN(QVF) after fixed bed cultiva-tion.

1384 Chemie Ingenieur Technik 2006, 78, No. 9Bioprozesstechnik

www.cit-journal.de � 2006 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim

im Satzverfahren vergleichbare oder in einigenF�llen bessere Ergebnisse bei hohen Enantio-meren�bersch�ssen (> 99,8 %).Des Weiteren werden erste Ergebnisse zur

Identifikation, Klonierung und �berexpressi-

on von neuen Oxidoreduktasen aus Cyanobak-terien in Escherichia coli f�r die asymmetrischeSynthese von chiralen Alkoholen pr�sentiert(Patent angemeldet).

VA.27

Regioselektive Bio-Halogenierung pharma-zeutisch bedeutender PrecursorDipl.-Biotechnol. A. R. Kuetchou Ngnigha1) (E-Mail: kuetchou@rhrk.uni-kl.de), Dipl.-Chem. K. Muffler1),Prof. Dr. K.-H. van P�e2), Prof. Dr. R. Ulber1)

1)Technische Universit�t, FB Maschinenbau und Verfahrenstechnik, Lehrgebiet Bioverfahrenstechnik, Gott-lieb-Daimler-Straße 44, D-67663 Kaiserslautern;

2)Institut f�r Biochemie, TU Dresden, Bergstraße 66, D-01062 Dresden.

10.1002/cite.200650395

Mit der Endeckung von Halogenasenenzymen[2], die im Gegensatz zu Haloperoxidasen re-giospezifisch halogenieren k�nnen, ist es nunm�glich, gezielt Halometabolite zu produzie-ren. L-Tryptophan (L-Trp) ist eine essentielleAminos�ure, die die Konzentration des Neuro-transmitters Serotonin beeinflusst. DiesesHormon spielt bei der Schlaf-Wach-Regulationund Depressionen eine wichtige Rolle. DieBiosynthese dieses Hormons verl�uft �ber5-Hydroxy-L-Tryptophan (5-HTP) und wirddurch Tryptophanhydrolase katalysiert. EinigeFaktoren, wie Mangel an Vitamin B6, Stressoder Insulinresistenz wirken inhibierend aufdieses Enzym, wodurch die Konzentration von5-HTP herabgesetzt wird. Eine gezielte Zufuhrvon 5-HTP kann bei der Produktion und Ver-teilung von Serotonin im Gehirn helfen.Neben den drastischen Bedingungen, den

hohen Kosten und der Entstehung von Neben-

produkten bei der chemischen Einf�hrungeines Halogenatoms in Position 5 des Indol-rings von L-Trp, ist vor allem die geringereAusbeute [1] im Vergleich zur Biosynthese einNachteil. Die regiospezifische Bio-Halohaloge-nierung von L-Trp stellt im Gegensatz zu derchemischen Synthese eine wichtige Alternati-ve f�r die Produktion von 5-X-Trp (X = Br oderCl) dar. Das Produkt kann zudem auch alswichtige Zwischenstufe in der organischenSynthesechemie f�r Pd-katalysierte Reaktio-nen eingesetzt werden.In Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe

van P�e besch�ftigen wir uns mit der Optimie-rung der Reinigungsstrategie, Stabilit�t undAktivit�tssteigerung der Halogenase aus re-kombinanten Pseudomonas sp.

[1] C. Murphy, J. Appl. Microbiol. 2003, 94, 539.[2] K. H. van Pee, Biol. Chem. 2000, 381, 1.

VA.28

Bioelektrokatalyse mit P450 MonooxygenasenDr.-Ing. D. Holtmann1) (E-Mail: holtmann@dechema.de), Dr. K.-M. Mangold1), Dr. J. Schrader1)

1)Karl-Winnacker-Institut, DECHEMA e.V., Theodor-Heuss-Allee 25, D-60486 Frankfurt.

10.1002/cite.200650143

Ziel ist die Entwicklung eines neuen bioelek-trokatalytischen Systems f�r den Einsatz im-mobilisierter P450 Monooxygenasen. P450Monooxygenasen besitzen aufgrund ihrer ein-zigartigen Oxidationschemie, z. B. der regio-und stereoselektiven Hydroxylierung nicht-ak-tivierter C-Atome in Kohlenwasserstoffen, gro-ßes Potenzial f�r die chemische Synthese inunterschiedlichen Industriebranchen. Den-noch haben die P450 Monooxygenasen bisheute nicht den Weg in die industrielle An-wendung als In-vitro-Biokatalysatoren gefun-den; Haupthindernis ist ihre Abh�ngigkeit von

teuren, Elektronen liefernden Cofaktoren wieNAD(P)H. Zwar sind inzwischen Verfahrenzur Regeneration der Cofaktoren beschriebenworden, f�r eine wirtschaftliche industrielleBiokatalyse ist allerdings die Substitution derCofaktoren anzustreben. Gelingt die Substitu-tion des nativen Cofaktors NAD(P)H durch„Elektronen aus der Steckdose“, er�ffnet sichf�r eine Vielzahl groß- und feinchemischerZwischen- und Endprodukte ein attraktiverbiotechnologischer Zugang.Zur Erreichung der dargestellten Ziele wur-

den die Enzyme in leitf�hige Polymere aus Po-

Bioprozesstechnik 1385Chemie Ingenieur Technik 2006, 78, No. 9

� 2006 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim

www.cit-journal.de