Untersuchungen zur biotechnischen Nutzung der löslichen Methan-Monooxygenase aus Methylosinus trichosporium OB3b

Abstract

Die lösliche Methan-Monooxygenase (sMMO) aus Methylosinus trichosporium OB3b besitzt aufgrund ihrer enzymatischen Eigenschaften großes Potential für mögliche biotechnische Anwendungen. In der vorliegenden Arbeit wird das Enzym zur in vitro-CH3OH-Bildung eingesetzt. Hierfür wurden die Kultivierung von M. trichosporium OB3b mit CH3OH als C-Quelle bis in den 100 L Reaktor und die Aufreinigung des Enzyms durchgeführt. Neben der biochemischen Charakterisierung der sMMO, erfolgte der Einsatz des Enzyms mit Glucose-1- Dehydrogenase zur Cofaktor-Regeneration und Katalase zur Reduktion des durch die sMMO gebildeten H2O2. Dadurch konnte eine Umsatzsteigerung von bis zu 30 % gemessen werden. In Experimenten im 10 und 250 ml-Maßstab wurde mittels Echtzeit-Analyse der CH4 und CH3OH-Konzentrationen in der Flüssigphase eine maximale CH3OH-Konzentration von 1,75 mM nach 90 Minuten gemessen. Weiterhin wurde die Immobilisierung der sMMO über die Bindung an verschiedene Trägermaterialien untersucht.

Due to its unique enzymatic properties the soluble methane monooxygenase (sMMO) possesses a potential capability for certain biotechnological applications. In this work the enzyme was used for in vitro CH3OH production. Therefore the cultivation of M. trichosporium OB3b with CH3OH as carbon source up to 100 L scale and the enzyme purification were performed. Besides biochemical characterization of the sMMO the enzyme was applied with glucose 1-dehydrogenase for cofactor regeneration and catalase to reduce the H2O2 which was produced by sMMO. Thereby a conversion increase up to 30 % was observed. In experiments in 10 and 250 mL scale with real time analysis of CH4 and CH3OH concentration in the liquid phase a maximal CH3OH concentration of 1.75 mM after 90 minutes was detected. Furthermore the immobilization of sMMO towards different materials was investigated.