Enzym im Käfig: Bielefelder Forschende überwinden die 100-Grad-Hitzeschranke
Eine in ein poröses Polymer eingeschlossene Lipase arbeitet bei 100 Grad und mehr. Das könnte die lösungsmittelfreie Herstellung von Estern für Kosmetik, Duftstoffe und Kunststoffe ermöglichen.
Archivbild · Foto: Gunnar Klack / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0 (zugeschnitten und skaliert)
Enzyme sind gefragte Werkzeuge der Chemie, verlieren bei hohen Temperaturen aber meist ihre Form und damit ihre Wirkung. Ein Team der Universität Bielefeld um den Chemiker Prof. Harald Gröger hat nun eine Lipase in einen porösen, dreidimensionalen organischen Polymerkäfig eingeschlossen, statt sie an Oberflächen zu befestigen. Die Poren lassen Ausgangsstoffe hinein und Produkte hinaus, schützen das Enzym aber davor, sich zu entfalten. Ohne diesen Schutz verliert die Lipase weitgehend ihre Aktivität.
Bei 100 Grad arbeitete das eingeschlossene Enzym etwa doppelt so schnell wie bei Raumtemperatur, über zwölf Reaktionszyklen blieb seine Leistung nahezu unverändert. Eine Reaktion lief bei 110 Grad, der Ansatz funktionierte bis 120 Grad. Organische Lösungsmittel waren nicht nötig, weil die Ausgangsstoffe geschmolzen eingesetzt wurden. Die Struktur des Materials untersuchte die Gruppe des Physikers Prof. Andreas Hütten mit der Elektronenmikroskopie.
Anwendungen sieht die Universität bei der Herstellung von Estern für Kosmetik, Duftstoffe und Kunststoffe, deren Ausgangsstoffe oft erst oberhalb von 100 Grad schmelzen. Mit Unternehmen habe es bereits Gespräche gegeben. Offen sind noch Langzeitstabilität, die Übertragung in technische Maßstäbe und die Erweiterung auf andere Enzyme. Die Studie mit Erstautorschaft von Dr. Jianing Yang erschien im Juli online.