TY - GEN A1 - Duwe, A. A1 - Schlegel, C. A1 - Tippkötter, Nils A1 - Ulber, Roland T1 - Sequentielle Extraktion von Cellulose zur effizienten Nutzung der Stoffströme in der Holzbioraffinerie T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - In der Reihe der nachwachsenden Rohstoffe besitzt Holz als erneuerbare und umweltfreundliche Ressource ein großes Potenzial. Über 11 Mio. ha Holz, das laut der Fachagentur für nachwachsende Rohstoffe (FNR) auch für industrielle Zwecke genutzt werden kann, wuchsen im Jahr 2013 allein auf bundesdeutscher Fläche. 56,8 Mio. m³ jährlicher Holzeinschlag in den letzten zehn Jahren wurde zu knapp der Hälfte stofflich und der Rest energetisch verwertet. Im Rahmen dieser Arbeit konnte auf der Basis vom Holz der Buche, die nach Fichte und Kiefer die dritthäufigste Baumart in Deutschland ist und 15% der deutschen Waldfläche ausmacht, die Fraktionierung der polymeren Hauptbestandteile mit niedrigem energetischen Einsatz erreicht werden. Hierbei werden in einem nachgeschalteten Extraktionsprozess die beiden Komponenten Hemicellulose und Lignin in flüssiger Form von der finalen festen Cellulosefraktion abgetrennt. Die Extraktion der Hemicellulose erfolgt durch eine Liquid Hot Water (LHW)-Behandlung. Untersucht wird der katalytische Zusatz anorganischer Säuren wie H₃PO₄ und H₂SO₄. Im Hinblick auf die weitere Verwertung von Lignin zu aromatischen Synthesebausteinen kommt die Organosolv-Extraktion mit einem Ethanol/Wasser-Gemisch zum Einsatz. Von Vorteil ist die weitere Verwendung beider Stoffströme ohne Fällungsschritt und nachteiliger Verdünnung der Hemicellulose. Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201450308 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2014 und 31. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 30. September - 2. Oktober 2014, Eurogress Aachen VL - 86 IS - 9 SP - 1400 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Tippkötter, Nils A1 - Sieker, T. A1 - Wiesen, S. A1 - Duwe, A. A1 - Roth, J. A1 - Ulber, Roland T1 - Simultane Saccharifizierung und Fermentierung (SSF) sowie Produktion von Aceton, Butanol, Ethanol (ABE) und Dicarbonsäuren aus technischer Cellulose T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Technische Cellulose wurde als möglicher Rohstoff zur fermentativen Produktbildung untersucht. Hierfür wird Cellulose in der Lignocellulose-Bioraffinerie hergestellt und daraus Hydrolysat gewonnen. Die Prüfung der technischen Hydrolysate als Substrate erfolgte anhand eines breiten Spektrums an Bioprodukten, von Kraftstoffen wie Ethanolund Butanol, bis zu den Dicarbonsäuren Itacon- und Bernsteinsäure. Dabei werden Bakterien, Hefen und Pilze als Produktionsorganismen eingesetzt. Die einzelnen Herstellverfahren stellen unterschiedliche Anforderungen an die Substrathandhabung. Im Fall der Ethanol- und Butanol-Gewinnung kann eine simultane Saccharifizierung und Fermentierung (SSF) durchgeführt werden. Aufgrund der Produkttoxizität erfordert die Butanol-Herstellung dabei eine In-situ-Produktabtrennung durch Lösemittelimprägnierte Partikel. Die Herstellung der beiden Dicarbonsäuren unterscheidet sich in der Sensitivität der verwendeten Mikroorganismen gegenüber Inhibitoren, die in Spuren im Hydrolysat enthalten sind. Die Bernteinsäurebildung mit Actinobacillussuccinogenes kann mit unbehandeltem Hydrolysat erfolgen. Dagegen erfordert die Gewinnung von Itaconsäure mit A. terreus eine Detoxifizierung des Hydrolysats. Insgesamt konnte gezeigt werden, dass sämtliche Bioraffinerie-Hydrolysate als Substrate für unterschiedliche Fermentationen geeignet sind. Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201450297 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2014 und 31. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 30. September - 2. Oktober 2014, Eurogress Aachen VL - 86 IS - 9 SP - 1518 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Tippkötter, Nils A1 - Roth, J. A1 - Möhring, M. A1 - Wulfhorst, H. A1 - Ulber, Roland T1 - Verwertung von Bioraffinerie-Stoffströmen am Beispiel von Einzellerproteinen T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Die Nutzung von Biomasse aus pflanzlichen Abfällen für die stoffliche Verwertung rückt immer stärker in den Vordergrund. Dabei ist vor allem die ganzheitliche Verwertung der Stoffströme von Bedeutung, da diese einen integrativen Ansatz ermöglichen. Im Rahmen dieser Arbeit wird die Produktion von Einzellerproteinen (Single-Cell Proteins, SCPs) mithilfe von unterschiedlichen Rohsubstraten dargelegt. Somit können Reststoffströme, die in keiner Konkurrenz zur Produktion von Lebensmitteln stehen, für die Herstellung von Futter- und auch Nahrungsmitteln Verwendung finden. Die zunächst thermisch vorbehandelten Ausgangsmaterialien stammen aus forstwirtschaftlichen und grünen Abfällen und ermöglichen durch eine anschließende enzymatische Hydrolyse die Freisetzung von Monosacchariden. Aus diesen erfolgt die SCP-Produktion fermentativ mithilfe der drei Modellorganismen Bakterium, Hefe und Pilz. Hierfür wird sowohl das flüssige Hydrolysat als auch der feste Reststoff auf der Basis einer Feststofffermentation genutzt. Auf diese Weise ist eine vollständige Verwertung der Ausgangsmaterialien möglich. Mit den gewonnen Daten erfolgt abschließend eine Bewertung der SCPs aus nachwachsenden Rohstoffen als alternative Proteinquelle. Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201450257 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2014 und 31. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 30. September - 2. Oktober 2014, Eurogress Aachen VL - 86 IS - 9 SP - 1399 EP - 1400 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Tippkötter, Nils A1 - Wiesen, S. A1 - Thiel, A. A1 - Muffler, K. A1 - Ulber, Roland T1 - Biotechnologische Wertstoffgewinnung entlang der Prozessketten Grüner und Pflanzenöl-Bioraffinerien T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Der nachwachsende Rohstoff Raps ist in großen Mengen verfügbar und eine Quelle für Biomoleküle mit hohem Wertschöpfungspotenzial. Entwicklungen zur biotechnologischen Wertstoffgewinnung werden dabei schwerpunktmäßig in den Bereichen Aufarbeitung und Funktionalisierung von Polyphenolen und Fetten betrieben. Bei der Verarbeitung der Pflanzenmaterialien werden dabei insbesondere Verfahren zur adsorptiven Aufreinigung und Auftrennung mittels Materialien mit modifizierten Bleicherden und anderen organischen oder anorganischen Adsorbentien untersucht. Ferner wurden für die Aufreinigung von Polyphenolen adsorptive sowie extraktive Prozesse entwickelt. Bei den Entwicklungen wird berücksichtigt, dass Bioraffinerien auf eine fortwährende Gewährleistung eines hohen Produktions- bzw. Lieferbedarfs nachwachsender Rohstoffe angewiesen sind. Somit werden Optionen dezentraler regionaler Vorbehandlungs- und Wertschöpfungsketten in der Nähe landwirtschaftlicher Betriebe einbezogen. Neben neuen Aufreinigungsverfahren werden mikrobielle und enzymatische Prozesse zur wertsteigernden Umsetzung von Glycerin, Polyphenolen und Zuckermonomeren vorgestellt sowie Limitierungen nachwachsender Rohstoffe der 2. Generation diskutiert. Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201450283 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2014 und 31. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 30. September - 2. Oktober 2014, Eurogress Aachen N1 - Diese Arbeiten werden vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft durch den Projektträger FNR e. V. im Rahmen des Projekts FKZ22022908 gefördert VL - 86 IS - 9 SP - 1605 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Al-Kaidy, H. A1 - Ulber, Roland A1 - Tippkötter, Nils T1 - Eine Plattform-Technologie für die automatisierte Reaktionsführung in magnetisierbaren mikrofluidischen Tropfen T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Üblicherweise werden biotechnologische Reaktionssysteme im mikrofluidischen Maßstab in vorstrukturierten Bauteilen oder mit auf Wellplatten basierenden Robotersystemen realisiert. In dem hier vorgestellten System werden chemische oder biologische Reaktionen mit magnetischen Mikroreaktoren (MR) durchgeführt, bei denen hydrophobe magnetische Mikropartikel einen wässrigen Kern umschließen. Solche MR bieten eine gute Kontrolle der Reaktionsbedingungen, eine verbesserte Sicherheit und Portabilität. Die neue Plattformtechnologie ermöglicht die zweidimensionale Bewegung der magnetischen MR auf einer planaren Ebene. Oberhalb oder unterhalb der Plattform werden Magnetfeldgradienten zum Manipulieren und Bewegen eines oder mehrerer magnetischer MR erzeugt. Die optimal auf die MR wirkenden magnetischen Kräfte werden experimentell ermittelt und simuliert. Die Aktivierung der Magnetfelder wird automatisiert durch elektrische Spulen mit Eisenkern bzw. Neodymmagnet gesteuert. Angewendet wurde das System beim reversiblen Öffnen von MR, um z. B. Reaktionspartner in den wässrigen Kern zu injizieren oder Proben zu entnehmen. Ferner wurde Lac-case A und b-Glucosidase auf einer Quarzglasoberfläche immobilisiert und mit einem MR zum Reagieren gebracht. Weiterhin wurden MR fusioniert und so ein wässriger Kern bestehend aus Laccase mit einem aus dem entsprechenden Substrat Syringaldazin vereint. Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201450424 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2014 und 31. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 30. September - 2. Oktober 2014, Eurogress Aachen VL - 86 IS - 9 SP - 1419 EP - 1420 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Al-Kaidy, H. A1 - Tippkötter, Nils A1 - Kaiser, P. A1 - Wollny, S. A1 - Ulber, Roland T1 - Aufreinigung von Cytochrom P450BMP mittels magnetischer Partikel und die enzymatische Synthese von 9, 10-Dihydroxystearinsäure T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Cytochrom P450 sind Häm-Proteine, die zur Enzymklasse der Oxidoreduktasen (EC 1.14.xy) gehören. Eine wichtige Reaktion ist die Hydroxylierung nichtaktivierter C–H-Bindungen, die in technischen Systemen von großem Interesse ist. Durch die Verwendung von M-IDA-2-Partikeln ist eine direkte Aufreinigung mit gleichzeitiger Immobilisierung und die Applikation der Enzyme aus dem Zelllysat möglich. Damit ist das Verfahren mehr als fünf Stunden schneller als die konventionelle Chromatographie und mehr als 80 % der Aufreinigungszeit wird gespart. Mit dem isolierten nativen Enzym konnte die Plattformchemikalie 9,10-Dihydroxystearinsäure aus Ölsäure hergestellt werden. Unter anderem für die Kunststoffindustrie können aus diesem Produkt wichtige Monomere wie z. B. Azelainsäure hergestellt werden. Die Bildung des Produkts erfolgt in einem zweiphasigen Reaktionssystem an der Grenzfläche zwischen dem Öl und der wässrigen Phase als Feststoff. Um das immobilisierte Enzym aktiv in die obere Phase zu transportieren, wurde eine neue magnetische Mischvorrichtung entwickelt. Das Reaktionsprodukt wurde mit NMR, GC-MS und HPLC-MS analysiert und mit einem chemisch synthetisierten Standard von 9,10-Dihydroxystearinsäure verglichen. Derzeit werden Studien des immobilisierten Häms des Enzyms durchgeführt. Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201450420 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2014 und 31. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 30. September - 2. Oktober 2014, Eurogress Aachen N1 - Gefördert wird dieses Projekt im Rahmen von MAGNENZ durch das BMBF VL - 86 IS - 9 SP - 1420 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Stadtmüller, R. A1 - Tippkötter, Nils A1 - Ulber, Roland T1 - Produktion von einzelsträngigen DNA-Makronukleotiden T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - In der Biotechnologie stellt Einzelstrang-DNA (ssDNA) eine Schlüsselrolle dar und fungiert z. B. als Baustein für die nanoskalige Feinmechanik oder als Affinitätsligand, ein sog. Aptamer. Hinsichtlich der industriellen Verwendung bieten Aptamere im Vergleich zu Antikörpern viele Vorteile, wie z. B. eine gute Renaturierung bzw. die Selektion für cytotoxische Moleküle. Aktuell wächst die Nachfrage für chimäre Aptamere von bis zu 200 n, um die simultane Bindung bzw. die Modifikation mehrerer Moleküle zu realisieren. Bis heute wird ssDNA mittels einer sequentiellen Synthese hergestellt, die eine Effizienz von ca. 99,5 % je Zyklus und bereits bei einer Produktlänge von 100 n nur noc hAusbeuten von max. 60 % zeigt. Um dem Bedarf an ssDNA im Bereich > 100 n zu entsprechen, wurden zwei enzymatische Verfahren zur Produktion dieser Makronukleotide entworfen. Die erste Technik basiert auf einerFestphasen-PCR und ermöglicht sowohlein Primer- als auch ein Templatrecycling. Das zweite Verfahren beruht auf einer Plasmidbasierten In-vivo-Amplifikation, der sog. AptaGENE®-Technologie. In einer einzigen Klonierung werden bis zu 100 Kopien des Monomers in einen Vektor kloniert. Nach einer Transformation folgt der reguläre Produktionsprozess in Form einer Kultivierung, Plasmidpräparation und sequenziellen Aufarbeitung von bis zu 6 · 10¹⁵ Makronukleotiden pro Milliliter Fermentationsvolumen. Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201450372 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2014 und 31. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 30. September - 2. Oktober 2014, Eurogress Aachen VL - 86 IS - 9 SP - 1403 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Hering, T. A1 - Ulber, Roland A1 - Tippkötter, Nils T1 - Aktiver und passiver antimikrobieller Oberflächenschutz durch funktionalisierte Mikropartikel T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Mikrobielle Verunreinigungen von Oberflächen in technischen und medizinischen Systemen sind allgegenwärtig. Sie basieren üblicherweise auf adsorptiven Oberflächenbindungen organischer Komponenten (Proteine und Fette) oder Membrankomponenten aerogener sowie wassergebundener Mikroorganismen. In laufenden Forschungsarbeiten wird eine aktive sowie passive Biomodifikation von Oberflächen zu deren Schutz vor Adsorption von Proteinen und Mikroorganismen verfolgt. Der antimikrobielle Schutz soll dabei sowohl durch die Mikrostrukturierung bzw. Rauheitsanpassung der Oberflächen durch deren Beschichtung mit Mikro-und Nanopartikeln erfolgen. Ferner werden antimikrobielle Enzyme und funktionelle Gruppen auf den Mikropartikeln gebunden, um den Oberflächenschutz zu verstärken. In ersten Versuchen wurden quartäre Ammoniumverbindungen auf eigens synthetisierten superparamagnetischen Eisenoxid-Nanopartikeln (Durchmesser 10 – 30 nm) immobilisiert und die wachstumshemmende Wirkung untersucht. Erste Ergebnisse zeigten, dass eine Konzentration von 10 mg mL⁻¹ der Ammoniumverbindung in einer Wachstumshemmung des verwendeten Gram-negativen Modell-Mikroorganismus E. coli GFPmut2 resultiert. Zurzeit werden synergistisch wirkende Kombinationen von Partikeln mit Proteasen, quartären Ammoniumverbindungen, hydrophoben Oberflächen und mikrostrukturierten Oberflächen als antimikrobieller Schutz untersucht. Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201450264 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2014 und 31. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 30. September - 2. Oktober 2014, Eurogress Aachen VL - 9 IS - 86 SP - 1474 EP - 1475 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Tippkötter, Nils A1 - Wulfhorst, H. A1 - Mogue, N. A1 - Möhring, S. A1 - Roth, J. A1 - Ulber, Roland T1 - Spektrometrische Messung und Modellierung der enzymatischen Hydrolyse von Biomasse nach Organosolv- und Liquid Hot Water-Aufschlüssen (LHW) T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - In diesem Beitrag wird die NIR- und MIR-Spektrometrie in Kombination mit multivariaten Kalibrationsmodellen zur Analyse von Monosacchariden und Cellulose aus Biomasse etabliert. Spektrengemischter Standardlösungen mit definierten Glucose- und Xylosekonzentrationen in Wasser werden im NIR-(Lambda 750, Perkin Elmer, USA) und MIR-Bereich (Spektrum 100, PerkinElmer) in Gegenwart von entweder Carboxymethylcellulose oder Grasfasern aufgenommen. Darauf basierend werden Kalibrationsmodelle (Unscrambler®, CAMO-Software AS, Norwegen) entwickelt und zur Vorhersage der Zuckerkonzentration in den Hydrolyseproben und der Celluloseanteile angewendet. Darüber hinaus wird die Partikelgröße der Rohstoffe bestimmt. Die Messergebnisse bilden die experimentelle Basis für die numerische Modellierung der Reaktionskinetik der enzymatischen Hydrolyse von Lignocellulose. Das Modell kombiniert die Bilanzierung der Partikelgrößenverteilungen mit der Multienzymkinetik. Dabei werden neben der Partikelgrößenverteilung und der Substratkonzentration die Zusammensetzung der Rohstoffe nach Vorbehandlung sowie die Produktinhibierung und mehrere enzymatische Aktivitäten berücksichtigt. Das Modell ermöglicht es, die Partikelgrößenverteilungen und die Konzentrationen der Substrate und Produkte während der Hydrolyse vorherzusagen und die kinetischen Parameter im Batch- sowie im Fed-Batch-Reaktor zu bestimmen. Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201450269 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2014 und 31. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 30. September - 2. Oktober 2014, Eurogress Aachen VL - 86 IS - 9 SP - 1584 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Hering, T. A1 - Pasteur, A. A1 - Wollny, S. A1 - Ulber, Roland A1 - Tippkötter, Nils T1 - Magnetische Separation von Gold-Nanopartikeln zur Gluconsäure-Produktion durch Hochgradient-Magnetseparation im Labormaßstab T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Bei der Verarbeitung nachwachsender Rohstoffe entsteht aus Cellulose oder Stärke u. a. das wichtige Produkt Glucose. Diese niedermolekulare Kohlenhydratquelle wird üblicherweise als Substrat für biotechnologische und chemische Synthesen verwendet. Ein wirtschaftlich interessantes Oxidationsprodukt der Glucose ist Gluconsäure, die beispielsweise als Lebensmittelzusatzstoff (E 574), in der Medizin und Metallindustrie Verwendung findet. Die Umsetzung des Monosaccharids zu Gluconsäure erfolgt entweder durch mikrobielle Fermentation oder der Oxidation an heterogenen Katalysatoren. Die Zielsetzung der Studie ist die Untersuchung der Glucoseoxidation an magnetisierbaren Gold-Nanopartikeln unter nachfolgender Bypass-Separation des Katalysators mittels einer neuen Mini-HGMS-Einheit (Hochgradient-Magnetseparation). Dieser Filtertyp ermöglicht die selektive Trennung magnetischer Partikel aus Suspensionen mit hohem Feststoffgehalt oder Viskosität. Erste Ergebnisse zeigen eine Beladungskapazität des selbstkonstruierten Mini-HGMS von 550 mg goldbeschichteter magnetisierbarer Nanopartikel. Die Oxidation erfolgt bei einem pH-Wertvon 9, bei 40 °C und mit 100 mM Glucose in einem begasten Rührkesselreaktor. Das System soll zukünftig zum Katalysatorrecycling von hochviskosen und Feststoffbelasteten Produktströmen aus Bioraffinerien eingesetzt werden. Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201450265 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2014 und 31. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 30. September - 2. Oktober 2014, Eurogress Aachen VL - 86 IS - 9 SP - 1501 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Tippkötter, Nils A1 - Möhring, S. T1 - Nutzung von Fäulepilzen für die selektive Gewinnung von Cellulose und Lignin aus nicht vorbehandelter lignocellulosehaltiger Biomasse T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Einige Arten der Braun- und Weißfäulepilze sind in der Lage, selektiv entweder Lignin oder Cellulose im Holz abzubauen. Diese Pilze können für eine energiesparende Vorbehandlung lignocellulosehaltiger Biomasse für Bioraffinerien genutzt werden, ohne auf technisch aufwändige Aufschlussapparate zurückgreifen zu müssen. Weißfäulepilze bauen bevorzugt Lignin ab, wodurch die verbleibende Cellulose leichter für enzymatische Hydrolysen in das Monosaccharid Glucose zugänglich wird. Braunfäulepilze bauen dagegen Cellulose und Hemicellulose ab. Die Auswirkungen der Behandlung von Weizenstroh mit verschiedenen Pilzarten werden zurzeit untersucht. Dabei werden die Veränderung der enzymatischen Hydrolysierbarkeit des Substrats sowie die gebildeten Ligninderivate bestimmt. Detaillierte Betrachtungen der Biomasseveränderung werden mithilfe spezifischer Färbemethoden durchgeführt, durch die morphologische Veränderungen der Pflanzengewebe in der 3D-Lichtmikroskopie dargestellt werden können. Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201450353 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2014 und 31. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 30. September - 2. Oktober 2014, Eurogress Aachen N1 - Diese Arbeit wird durch das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft über die FNR e.V. unter dem Projektnamen „Lokale Vorbehandlung nachwachsender Rohstoffe für Bioraffinerien“ gefördert (FKZ 22028411) VL - 86 IS - 9 SP - 1385 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Tippkötter, Nils A1 - Wasserscheid, P. T1 - Rapid-Prototyping-Strukturen für ressourceneffiziente Prozesse in Chemie und Biotechnologie T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Die Teilefertigung durch Rapid Prototyping (RP) verkürzt den Weg von der Idee bis zum Produkt, wobei unter anderem Optimierungszyklen in geringer Zeit durchlaufen werden können. Ferner eröffnen neue Entwicklungen in diesem Bereich die Möglichkeit individueller Produktionsverfahren. Im Unterschied zur klassischen Fertigung von Prototypen wird beim RP mit additiver Schichtfertigung (Additive Layer Manufacturing, ALM) gearbeitet. Je nach Methode werden Flüssigkeiten oder Pulver nach Vorgaben eines 3D-Computermodells sequentiell aufgetragen. Diese Verfahren existieren seit ca. 25 Jahren, jedoch sind seit kurzem ausgesprochen günstige Geräte verfügbar, die Objekte mit Genauigkeiten bis 20 lm fertigen können. Das RP hat in klinischen Anwendungsgebieten bzw. im Bereich des Tissue Engineering bereits vielfach Einzug gefunden. Aber auch chemisch-biotechnologische Entwicklungen können von den Verfahren profitieren. So wurden Mikrofluidiksysteme und Bioreaktoren bereits erfolgreich durch RP gefertigt. Durch ALM ist ebenso die Herstellung von Reaktionseinheiten aus biokompatiblen Materialien wie ionotropen Gelen möglich. Ferner sind sehr komplexe Strukturierungen von Oberflächen im Nanometerbereich realisierbar, die für die Auftragung heterogener Katalysatoren oder auch Mikroorganismen eingesetzt werden können. Auch der Bereich Reaktoren- und Apparatebau kann von den Fortschritten in der additiven Fertigung profitieren. Verfahren wie selektives Laser- oder Elektronenstrahlschmelzen erlauben es, metallische Komponenten in nahezu beliebigen Geometrien zu fertigen. Somit können Strukturen verwirklicht werden, die mit konventionellen Fertigungstechniken nur sehr schwer oder überhauptnicht herstellbar wären. Durch Anwendung von rechnergestützter Modellierung können optimale Strukturen identifiziert und additiv gefertigt werden. Eine anschließende katalytische Funktionalisierung der Oberfläche ermöglicht die Herstellung strukturierter Reaktoren mit maßgeschneiderten Eigenschaften. Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201450451 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2014 und 31. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 30. September - 2. Oktober 2014, Eurogress Aachen VL - 86 IS - 9 SP - 1369 EP - 1370 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Tippkötter, Nils A1 - Duwe, Anna A1 - Rais, Dominik A1 - Zibek, Susanne A1 - Zorn, H. T1 - Optimierung und Scale-up der enzymatischen Hydrolyse inkl. Ligninabbau T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Primäre Ziele der Hydrolyse pflanzlicher nachwachsender Rohstoffe sind möglichst hohe Zuckerkonzentrationen für nachfolgende Fermentationen und eine Maximierung der Produktivität. Zur Optimierung dieser Prozesse wird Organosolv-aufgeschlossene Buchenholz-Cellulose verwendet. Die Hydrolyse des Faserstoffes erfolgt mithilfe von Novozymes CTec2-Enzymen. Die Hydrolysen konnten durch neue Rührerelemente auf einen Maßstab von 1000 L übertragen werden. Dabei konnten maximale Ausbeuten (g Glucose g –1 Glucose im Faserstoff) bis 81 g g – 1 und Konzentrationen von 152 g L –1 erreicht werden. Zurzeit können unter Einsatz eines Feststoffreaktors Cellulosefasern in einer Konzentration bis 400 g L –1 enzymatisch hydrolysiert werden. Die cellulolytischen Enzyme stoßen bei hohen Feststoffkonzentrationen an ihre Grenzen. Mit steigendem Feststoffgehalt nimmt die Hydrolyseausbeute ab. Ein Ansatz zur Steigerung der Effizienz ist der Einsatz ligninolytischer Enzyme, die Ligninreste an der Organosolv-Cellulose aufschließen können. Eine solche Verbesserung der Zugänglichkeit für cellulolytische Enzyme an ihr Substrat wurde durch Kulturüberstände verschiedener ligninolytischer Pilze erreicht. Mit Kulturüberständen von Stereum sp. sind Steigerungen der Glucoseausbeuten um bis zu 30 % möglich. Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201450287 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2014 und 31. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 30. September - 2. Oktober 2014, Eurogress Aachen N1 - Förderung vom Bundesministeriumfür Ernährung und Landwirtschaftdurch den Projektträger FNR e. V. im Rahmen des Projekts FKZ 22019409 VL - 86 IS - 9 SP - 1515 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Wollny, S. A1 - Al-Kaidy, H. A1 - Tippkötter, Nils A1 - Ulber, Roland T1 - Prozessintegrierte Magnetseparation im Labormaßstab mittels High-Gradient Magnetic Separator (HGMS) T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Die Hochgradient-Magnetseparation (HGMS) stellt eine Alternative zu konventionellen Methoden der Proteinaufarbeitung wie Filtration und Chromatographie dar und dient zudem als Prozessintensivierung. Bisherige Separatoren sind für Anwendungen von mehreren Litern Prozessvolumina Fermentationsmedium und Gramm Magnetpartikel ausgelegt. Bei der Entwicklung und Anwendung neuartiger Magnetpartikeloberflächen ist die Verfügbarkeit großer Mengen nicht gegeben. Bisherige Filterkammern erhöhen zudem den Arbeitsaufwand und verursachen größere Partikelverluste bei Spülvorgängen oder der Reinigung aufgrund der Partikeladsorption. Für Anwendungen im Maßstab < 500 mL wird deshalb ein Miniatur-Hochgradientfilter (miniHGF) entwickelt. Das Modell wird im 3D-Drucker Makerbot Replicator 2 gefertigt und magne-isierbare Drähte zur Partikelabscheidung eingesetzt. Die Vergleichbarkeit mit einem etablierten Magnetseparator wird anhand der Aufnahme von Durchbruchskurven und Bestimmung der Filtereffizienz untersucht. Die Praxistauglichkeit mit kleinen Volumina wird in wiederholten Batch-Versuchen mit auf Magnetpartikeln immobilisiertem Enzym und einem kolorimetrischen Assay geprüft. Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201450618 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2014 und 31. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 30. September - 2. Oktober 2014, Eurogress Aachen VL - 86 IS - 9 SP - 1507 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Duwe, A. A1 - Sieker, T. A1 - Tippkötter, Nils A1 - Ulber, Roland T1 - Grasssilage als Substrat zur fermentativen Produktion organischer Säuren T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Der zunehmende Bedarf an fossilen Rohstoffen bei gleichzeitig abnehmender Versorgungssicherheit führt zu einer intensiven Suche nach erneuerbaren Ressourcen. Ein vielversprechendes Ausgangsmaterial mit einer weltweiten Verfügbarkeit stellt Gras dar. In 2012 wurden in Deutschland 33 Millionen Tonnen (Heugewicht) Gras auf 4,82 Millionen Hektar Ackerland produziert, davon wurden 60,5 % siliert. Durch die Silierung kann Gras als Substrat zeitlich uneingeschränkt verfügbar sein, ohne dem Risiko des schnellen Verderbs ausgesetzt zu sein. Eine Schlüsselrolle im Rahmen des Silierprozesses nimmt die Produktion von Milchsäure ein. Milchsäure ist einbedeutendes biotechnologisches Produkt für die Lebensmittel- und die chemische Industrie. Im Rahmen dieser Arbeit wird die vollständige Umwandlung der fermentierbaren Zucker in der Silage zu Milchsäure angestrebt, um die maximale Ausbeute der organischen Säure zu erreichen. Im ersten Verfahrensschritt wird die Silage gepresst und der erhaltene Presskuchen einer Liquid-Hot-Water-Behandlung unterzogen. Durch diese einfache Vorbehandlung können hohe Glucoseausbeuten im nachfolgenden SSF-Schritt bei gleichzeitig geringem Enzymeinsatz und Chemikalienverbrauch realisiert werden. Zur Aufreinigung der Milchsäure wurden extraktive und chromatographische Methoden untersucht. Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201450345 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2014 und 31. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 30. September - 2. Oktober 2014, Eurogress Aachen VL - 86 IS - 9 SP - 1400 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - JOUR A1 - Seifarth, Volker A1 - Goßmann, Matthias A1 - Grosse, J. O. A1 - Becker, C. A1 - Heschel, I. A1 - Artmann, Gerhard A1 - Temiz Artmann, Aysegül T1 - Development of a Bioreactor to Culture Tissue Engineered Ureters Based on the Application of Tubular OPTIMAIX 3D Scaffolds JF - Urologia Internationalis Y1 - 2015 U6 - https://doi.org/10.1159/000368419 SN - 0042-1138 VL - 2015 IS - 95 SP - 106 EP - 113 PB - Karger CY - Basel ER - TY - JOUR A1 - Pilas, Johanna A1 - Iken, Heiko A1 - Selmer, Thorsten A1 - Keusgen, Michael A1 - Schöning, Michael Josef T1 - Development of a multi‐parameter sensor chip for the simultaneous detection of organic compounds in biogas processes JF - Physica status solidi (a) N2 - An enzyme-based multi-parameter biosensor is developed for monitoring the concentration of formate, d-lactate, and l-lactate in biological samples. The sensor is based on the specific dehydrogenation by an oxidized β-nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+)-dependent dehydrogenase (formate dehydrogenase, d-lactic dehydrogenase, and l-lactic dehydrogenase, respectively) in combination with a diaphorase from Clostridium kluyveri (EC 1.8.1.4). The enzymes are immobilized on a platinum working electrode by cross-linking with glutaraldehyde (GA). The principle of the determination scheme in case of l-lactate is as follows: l-lactic dehydrogenase (l-LDH) converts l-lactate into pyruvate by reaction with NAD+. In the presence of hexacyanoferrate(III), the resulting reduced β-nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) is then regenerated enzymatically by diaphorase. The electrochemical detection is based on the current generated by oxidation of hexacyanoferrate(II) at an applied potential of +0.3 V vs. an Ag/AgCl reference electrode. The biosensor will be electrochemically characterized in terms of linear working range and sensitivity. Additionally, the successful practical application of the sensor is demonstrated in an extract from maize silage. Y1 - 2015 U6 - https://doi.org/10.1002/pssa.201431894 SN - 1862-6319 VL - 212 IS - 6 SP - 1306 EP - 1312 PB - Wiley CY - Weinheim ER - TY - JOUR A1 - Breuer, Lars A1 - Raue, Markus A1 - Kirschbaum, M. A1 - Mang, Thomas A1 - Schöning, Michael Josef A1 - Thoelen, R. A1 - Wagner, Torsten T1 - Light-controllable polymeric material based on temperature-sensitive hydrogels with incorporated graphene oxide JF - Physica status solidi (a) N2 - Poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm) hydrogel films with incorporated graphene oxide (GO) were developed and tested as light-stimulated actuators. GO dispersions were synthesized via Hummers method and characterized toward their optical properties and photothermal energy conversion. The hydrogels were prepared by means of photopolymerization. In addition, the influence of GO within the hydrogel network on the lower critical solution temperature (LCST) was investigated by differential scanning calorimetry (DSC). The optical absorbance and the response to illumination were determined as a function of GO concentration for thin hydrogel films. A proof of principle for the stimulation with light was performed. Y1 - 2015 U6 - https://doi.org/10.1002/pssa.201431944 SN - 1862-6319 VL - 212 IS - 6 SP - 1368 EP - 1374 PB - Wiley CY - Weinheim ER - TY - JOUR A1 - Kusch, Peter A1 - Rieser, Claudia A1 - Knupp, Gerd A1 - Mang, Thomas T1 - Characterization of copolymers of methacrylic acid with poly(ethylene glycol) methyl ether methacrylate macromonomers by analytical pyrolysis-gas chromatography/mass spectrometry (Py-GC/MS) JF - Journal of Analytical and Applied Pyrolysis Y1 - 2015 U6 - https://doi.org/10.1016/j.jaap.2015.03.003 SN - 0165-2370 VL - Vol. 113 SP - 412 EP - 418 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - JOUR A1 - Schiffels, Johannes A1 - Selmer, Thorsten T1 - A flexible toolbox to study protein-assisted metalloenzyme assembly in vitro JF - Biotechnology and Bioengineering Y1 - 2015 U6 - https://doi.org/10.1002/bit.25658 SN - 1097-0290 VL - 112 IS - 11 SP - 2360 EP - 2372 PB - Wiley CY - Weinheim ER - TY - JOUR A1 - Voigt, Birgit A1 - Albrecht, Dirk A1 - Sievers, Susanne A1 - Becher, Dörte A1 - Bongaerts, Johannes A1 - Evers, Stefan A1 - Schweder, Thomas A1 - Maurer, Karl-Heinz A1 - Hecker, Michael T1 - High-resolution proteome maps of Bacillus licheniformis cells growing in minimal medium JF - Proteomics Y1 - 2015 U6 - https://doi.org/10.1002/pmic.201400504 SN - 1615-9861 VL - 15 IS - 15 SP - 2629 EP - 2633 PB - Wiley CY - Weinheim ER - TY - JOUR A1 - Molinnus, Denise A1 - Bäcker, Matthias A1 - Siegert, Petra A1 - Willenberg, H. A1 - Poghossian, Arshak A1 - Keusgen, M. A1 - Schöning, Michael Josef T1 - Detection of Adrenaline Based on Substrate Recycling Amplification JF - Procedia Engineering N2 - An amperometric enzyme biosensor has been applied for the detection of adrenaline. The adrenaline biosensor has been prepared by modification of an oxygen electrode with the enzyme laccase that operates at a broad pH range between pH 3.5 to pH 8. The enzyme molecules were immobilized via cross-linking with glutaraldehyde. The sensitivity of the developed adrenaline biosensor in different pH buffer solutions has been studied. Y1 - 2015 U6 - https://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.08.708 SN - 1877-7058 N1 - Eurosensors 2015 VL - 120 SP - 540 EP - 543 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - JOUR A1 - Pilas, Johanna A1 - Mariano, K. A1 - Keusgen, M. A1 - Selmer, Thorsten A1 - Schöning, Michael Josef T1 - Optimization of an Enzyme-based Multi-parameter Biosensor for Monitoring Biogas Processes JF - Procedia Engineering Y1 - 2015 U6 - https://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.08.702 SN - 1877-7058 N1 - Part of special issue "Eurosensors 2015" VL - 120 SP - 532 EP - 535 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - JOUR A1 - Cehreli, Ruksan A1 - Akpinar, Hale A1 - Temiz Artmann, Aysegül A1 - Sagol, Ozgul T1 - Effects of Glutamine and Omega-3 Fatty Acids on Erythrocyte Deformability and Oxidative Damage in Rat Model of Enterocolitis JF - Gastroenterology Research Y1 - 2015 U6 - https://doi.org/10.14740/gr683w SN - 1918-2813 VL - 8 IS - 5 SP - 265 EP - 273 ER - TY - CHAP A1 - Srivastava, Alok A1 - Knolle, F. A1 - Schnug, E. A1 - Scherer, Ulrich W. T1 - Study of Trace Elements in Water Bodies of the Harz Mts. Region, Germany using Total Reflection X Ray Fluorescence (TXRF) T2 - DAE-BRNS 12th National Symposium on Nuclear and Radiochemistry NUCAR 2015, Feb. 9-13, Mumbai, India, Mumbai, India; 02/2015 Y1 - 2015 SP - 355 EP - 356 ER - TY - CHAP A1 - Srivastava, Alok A1 - Knolle, Friedhart A1 - Hoyler, Friedrich A1 - Scherer, Ulrich W. A1 - Schnug, Ewald T1 - Uranium Toxicity in the State of Punjab in North-Western India T2 - Management of Natural Resources in a Changing Environment N2 - Lately there has been an increasing concern about uranium toxicity in some districts of Punjab State located in the North Western part of India after the publication of a report (Blaurock-Busch et al. 2010) which showed that the concentration of uranium in hair and urine of children suffering from physical deformities, neurological and mental disorder from Malwa region (Fig. 1) of Punjab State was manifold higher than the reference ranges. A train which connects the affected region with the nearby city of Bikaner which has a Cancer Hospital has been nicknamed as Cancer Express due to the frenzy generated on account of uranium related toxicity. Y1 - 2015 SN - 978-3-319-12559-6 U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-319-12559-6_21 SP - 271 EP - 275 PB - Springer CY - Cham ER - TY - BOOK A1 - Müller, Bodo A1 - Rath, Walter T1 - Formulierung von Kleb- und Dichtstoffen: das kompetente Lehrbuch für Studium und Praxis Y1 - 2015 SN - 978-3-86630-605-9 PB - Vincentz Network CY - Hannover ET - 3., vollst. überarb. Aufl. ER - TY - CHAP A1 - Frotscher, Ralf A1 - Goßmann, Matthias A1 - Raatschen, Hans-Jürgen A1 - Temiz Artmann, Aysegül A1 - Staat, Manfred T1 - Simulation of cardiac cell-seeded membranes using the edge-based smoothed FEM T2 - Shell and membrane theories in mechanics and biology. (Advanced structured materials ; 45) N2 - We present an electromechanically coupled Finite Element model for cardiac tissue. It bases on the mechanical model for cardiac tissue of Hunter et al. that we couple to the McAllister-Noble-Tsien electrophysiological model of purkinje fibre cells. The corresponding system of ordinary differential equations is implemented on the level of the constitutive equations in a geometrically and physically nonlinear version of the so-called edge-based smoothed FEM for plates. Mechanical material parameters are determined from our own pressure-deflection experimental setup. The main purpose of the model is to further examine the experimental results not only on mechanical but also on electrophysiological level down to ion channel gates. Moreover, we present first drug treatment simulations and validate the model with respect to the experiments. Y1 - 2015 SN - 978-3-319-02534-6 ; 978-3-319-02535-3 SP - 187 EP - 212 PB - Springer CY - Heidelberg ER - TY - JOUR A1 - Takenaga, Shoko A1 - Schneider, Benno A1 - Erbay, E. A1 - Biselli, Manfred A1 - Schnitzler, Thomas A1 - Schöning, Michael Josef A1 - Wagner, Torsten T1 - Fabrication of biocompatible lab-on-chip devices for biomedical applications by means of a 3D-printing process JF - Physica status solidi (a) N2 - A new microfluidic assembly method for semiconductor-based biosensors using 3D-printing technologies was proposed for a rapid and cost-efficient design of new sensor systems. The microfluidic unit is designed and printed by a 3D-printer in just a few hours and assembled on a light-addressable potentiometric sensor (LAPS) chip using a photo resin. The cell growth curves obtained from culturing cells within microfluidics-based LAPS systems were compared with cell growth curves in cell culture flasks to examine biocompatibility of the 3D-printed chips. Furthermore, an optimal cell culturing within microfluidics-based LAPS chips was achieved by adjusting the fetal calf serum concentrations of the cell culture medium, an important factor for the cell proliferation. Y1 - 2015 U6 - https://doi.org/10.1002/pssa.201532053 SN - 1862-6319 VL - 212 IS - 6 SP - 1347 EP - 1352 PB - Wiley CY - Weinheim ER - TY - CHAP A1 - Breuer, Lars A1 - Raue, Markus A1 - Mang, Thomas A1 - Schöning, Michael Josef A1 - Thoelen, Ronald A1 - Wagner, Torsten T1 - Light-stimulated hydrogel actuators with incorporated graphene oxide for microfluidic applications T2 - 12. Dresdner Sensor-Symposium 2015 Y1 - 2015 U6 - https://doi.org/10.5162/12dss2015/P5.8 SP - 206 EP - 209 ER - TY - JOUR A1 - Scheer, Nico A1 - Kapelyukh, Yury A1 - Rode, Anja A1 - Oswald, Stefan A1 - Busch, Diana A1 - Mclaughlin, Lesley A. A1 - Lin, De A1 - Henderson, Colin J. A1 - Wolf, C. Roland T1 - Defining Human Pathways of Drug Metabolism In Vivo through the Development of a Multiple Humanized Mouse Model JF - Drug Metabolism and Disposition Y1 - 2015 U6 - https://doi.org/10.1124/dmd.115.065656 SN - 1521-009x VL - 43 IS - 11 SP - 1679 EP - 1690 PB - ASPET CY - Bethesda ER - TY - JOUR A1 - Hough, Lindsay B. A1 - Nalwalk, Julia W. A1 - Ding, Xinxin A1 - Scheer, Nico T1 - Opioid Analgesia in P450 Gene Cluster Knockout Mice: A Search for Analgesia-Relevant Isoforms JF - Drug Metabolism and Disposition Y1 - 2015 U6 - https://doi.org/10.1124/dmd.115.065490 SN - 1521-009x VL - 43 IS - 9 SP - 1326 EP - 1330 ER - TY - JOUR A1 - Henderson, Colin J. A1 - Mclaughlin, Lesley A. A1 - Scheer, Nico A1 - Stanley, Lesley A. A1 - Wolf, C. Roland T1 - Cytochrome b5 Is a Major Determinant of Human Cytochrome P450 CYP2D6 and CYP3A4 Activity In Vivo s JF - Molecular Pharmacology Y1 - 2015 U6 - https://doi.org/10.1124/mol.114.097394 SN - 1521-0111 VL - 87 IS - 4 SP - 733 EP - 739 PB - ASPET CY - Bethesda ER - TY - CHAP A1 - Wolf, C. Roland A1 - Kapelyukh, Yury A1 - Scheer, Nico A1 - Henderson, Colin J. ED - Wilson, Alan G. E. T1 - Application of Humanised and Other Transgenic Models to Predict Human Responses to Drugs N2 - The use of transgenic animal models has transformed our knowledge of complex biochemical pathways in vivo. It has allowed disease processes to be modelled and used in the development of new disease prevention and treatment strategies. They can also be used to define cell- and tissue-specific pathways of gene regulation. A further major application is in the area of preclinical development where such models can be used to define pathways of chemical toxicity, and the pathways that regulate drug disposition. One major application of this approach is the humanisation of mice for the proteins that control drug metabolism and disposition. Such models can have numerous applications in the development of drugs and in their more sophisticated use in the clinic. Y1 - 2015 SN - 978-1-78262-778-4 U6 - https://doi.org/10.1039/9781782622376-00152 SP - 152 EP - 176 PB - RSC Publ. CY - Cambridge ER - TY - JOUR A1 - Thiel, Alexander A1 - Muffler, Kai A1 - Tippkötter, Nils A1 - Suck, Kirstin A1 - Sohling, Ulrich A1 - Hruschka, Steffen M. A1 - Ulber, Roland T1 - A novel integrated downstream processing approach to recover sinapic acid, phytic acid and proteins from rapeseed meal JF - Journal of Chemical Technology and Biotechnology N2 - BACKGROUND Currently, several techniques exist for the downstream processing of protein, phytic acid and sinapic acid from rapeseed and rapeseed meal, but no technique has been developed to separate all of the components in one process. In this work, two new downstream processing strategies focusing on recovering sinapic acid, phytic acid and protein from rapeseed meal were established. RESULTS The sinapic acid content was enhanced by a factor of 4.5 with one method and 5.1 with the other. The isolation of sinapic acid was accomplished using a zeolite-based adsorbent with high adsorptive and optimal desorption characteristics. Phytic acid was isolated using the anion-exchange resin Purolite A200®. In addition, the processes resulted in two separated protein fractions. The ratios of globulin and albumin ratio to the total protein were 59.2% and 40.1%, respectively. The steps were then combined in two different ways: (a) a ‘sequential process’ using the zeolite and A200 in batch processes; and (b) a ‘parallel process’ using only A200 in a chromatographic system to separate all of the compounds. CONCLUSIONS It can be concluded that isolation of all three components was possible in both processes. These could enhance the added value of current processes using rapeseed meal as a protein source. © 2015 Society of Chemical Industry Y1 - 2015 U6 - https://doi.org/10.1002/jctb.4664 VL - 90 IS - 11 SP - 1999 EP - 2006 PB - Wiley CY - Weinheim ER - TY - JOUR A1 - Schumann, Christiane A1 - Rogin, Sabine A1 - Schneider, Horst A1 - Tippkötter, Nils A1 - Oster, Jürgen A1 - Kampeis, Percy T1 - Simultane Atline-Quantifizierung von Magnetpartikeln und Mikroorganismen bei einer HGMS-Filtration JF - Chemie Ingenieur Technik N2 - Es wird eine neue Atline-Messmethode vorgestellt, mit der während einer Hochgradienten-Magnetseparation (HGMS)-Filtration eine simultane Quantifizierung von Magnetpartikeln und Mikroorganismen im Filtrat vorgenommen werden kann. Dabei gelingt die Quantifizierung signifikant besser als mit bisher verwendeten Messmethoden. Mit dieser Methode ist es möglich, die Trennleistung einer HGMS-Filtration zu bestimmen und einen Filterdurchbruch durch Konzentrationsanstiege im Bereich einiger µg L−1 von Magnetpartikeln im Filtrat frühzeitig zu detektieren, ohne dass nennenswerte Partikelmengen verloren gehen. Y1 - 2015 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201300158 N1 - Englischer Titel: Simultaneous Atline Quantification of Magnetic Particles and Microorganisms in the HGMS Filtration VL - 87 IS - 1-2 SP - 137 EP - 149 ER - TY - JOUR A1 - Thiel, Alexander A1 - Muffler, Kai A1 - Tippkötter, Nils A1 - Suck, Kirstin A1 - Sohling, Ulrich A1 - Ruf, Friedrich A1 - Ulber, Roland T1 - Aufarbeitung von Polyphenolen aus Weizen mittels Zeolithen am Beispiel der Ferulasäure JF - Chemie IngenieurTechnik N2 - Aufarbeitung von Polyphenolen aus Weizenmittels Zeolithen am Beispiel der Ferulasa¨ ureAlexander Thiel1, Kai Muffler1, Nils Tippko¨ tter1, Kirstin Suck2, Ulrich Sohling2, Friedrich Ruf3und Roland Ulber1,*DOI: 10.1002/cite.201400031Bei der Ferulasa¨ure handelt es sich um einen Wertstoff, der aus Weizen gewonnen und in der Lebensmittel- und Pharma-industrie eingesetzt werden kann. Der Einsatz von Weizen als nachwachsende Rohstoffquelle ist allerdings nur dann wirt-schaftlich durchfu¨hrbar, wenn eine Prozessintegration in die bestehenden industriellen Verfahren gewa¨hrleistet oder einedirekte Konkurrenz zur Mehl- und Sta¨rkeindustrie vermieden werden kann. In diesem Artikel wird ein Verfahren aufge-zeigt, welches hohe Ausbeuten ermo¨glicht und eine Konkurrenz zu bestehenden Verwertungspfaden vermeidet. Y1 - 2015 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201400031 N1 - Englischer Titel: Downstream Processing of Polyphenols from Wheat by Zeolites using the Example of Ferulic Acid VL - 87 IS - 1-2 SP - 128 EP - 136 PB - Wiley CY - Weinheim ER - TY - JOUR A1 - Al-Kaidy, Huschyar A1 - Duwe, Anna A1 - Huster, Manuel A1 - Muffler, Kai A1 - Schlegel, Christin A1 - Tim, Sieker A1 - Stadtmüller, Ralf A1 - Tippkötter, Nils A1 - Ulber, Roland T1 - Biotechnology and bioprocess engineering – from the first ullmann's article to recent trends JF - ChemBioEng Reviews N2 - For several thousand years, biotechnology and its associated technical processes have had a great impact on the development of mankind. Based on empirical methods, in particular for the production of foodstuffs and daily commodities, these disciplines have become one of the most innovative future issues. Due to the increasing detailed understanding of cellular processes, production strains can now be optimized. In combination with modern bioprocesses, a variety of bulk and fine chemicals as well as pharmaceuticals can be produced efficiently. In this article, some of the current trends in biotechnology are discussed. Y1 - 2015 U6 - https://doi.org/10.1002/cben.201500008 VL - 2 IS - 3 SP - 175 EP - 184 PB - Wiley CY - Weinheim ER - TY - JOUR A1 - Paulßen, Elisabeth A1 - Hoehr, Cornelia A1 - Hou, Xinchi A1 - Hanemaayer, Victoire A1 - Zeisler, Stefan A1 - Adam, Michael J. A1 - Ruth, Thomas J. A1 - Celler, Anna A1 - Buckley, Ken A1 - Benard, Francois A1 - Schaffer, Paul T1 - Production of Y-86 and other radiometals for research purposes using a solution target system JF - Nuclear medicine and biology Y1 - 2015 U6 - https://doi.org/10.1016/j.nucmedbio.2015.06.005 SN - 1872-9614 VL - 42 IS - 11 SP - 842 EP - 849 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - CHAP A1 - Wulfhorst, Helene A1 - Merseburg, Johannes A1 - Tippkötter, Nils T1 - Analyse von Lignocellulose mittels dynamischer Differenzkalorimetrie und Infrarot – Spektrometrie T2 - 12. Dresdner Sensor-Symposium 2015 2015-12-07 - 2015-12-09 Y1 - 2015 SN - 978-3-9813484-9-1 U6 - https://doi.org/10.5162/12dss2015/P6.2 SP - 210 EP - 215 ER - TY - PAT A1 - Stadtmüller, Ralf A1 - Tippkötter, Nils A1 - Ulber, Roland T1 - Method for production of single-stranded macronucleotides N2 - The invention relates to a method for production of single-stranded macronucleotides by amplifying and ligating an extended monomeric single-stranded target nucleic acid sequence (targetss) into a repetitive cluster of double-stranded target nucleic acid sequences (targetds), and subsequently cloning the construct into a vector (aptagene vector). The aptagene vector is transformed into host cells for replication of the aptagene and isolated in order to optain single-stranded target sequences (targetss). The invention also relates to single-stranded nucleic acids, produced by a method of the invention. Y1 - 2015 N1 - Patent auch unter EP2774996, EP2774996, US2017145460 und US9944966 veröffentlicht. ER - TY - PAT A1 - Huschyar, Al-Kaidy A1 - Tippkötter, Nils A1 - Ulber, Roland T1 - System und Verfahren zur Durchführung von chemischen, biologischen oder physikalischen Reaktionen Y1 - 2015 N1 - Patent EP2821134A1 ER - TY - JOUR A1 - Wiesen, Sebastian A1 - Tippkötter, Nils A1 - Muffler, Kai A1 - Suck, Kirstin A1 - Sohling, Ulrich A1 - Ruf, Friedrich A1 - Ulber, Roland T1 - Adsorption of fatty acids to layered double hydroxides in aqueous systems JF - Adsorption N2 - Due to their anion exchange characteristics, layered double hydroxides (LDHs) are suitable for the detoxification of aqueous, fatty acid containing fermentation substrates. The aim of this study is to examine the adsorption mechanism, using crude glycerol from plant oil esterification as a model system. Changes in the intercalation structure in relation to the amount of fatty acids adsorbed are monitored by X-ray diffraction and infra-red spectroscopy. Additionally, calcination of LDH is investigated in order to increase the binding capacity for fatty acids. Our data propose that, at ambient temperature, fatty acids can be bound to the hydrotalcite by adsorption or in addition by intercalation, depending on fatty acid concentration. The adsorption of fatty acids from crude glycerol shows a BET-like behavior. Above a fatty acid concentration of 3.5 g L−1, intercalation of fatty acids can be shown by the appearance of an increased interlayer spacing. This observation suggests a two phase adsorption process. Calcination of LDHs allows increasing the binding capacity for fatty acids by more than six times, mainly by reduction of structural CO32−. Y1 - 2015 VL - 21 IS - 6-7 SP - 459 EP - 466 PB - Springer CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - Hager, Jonathan A1 - Hentschke, Reinhard A1 - Hojdis, Nils A1 - Karimi-Varzaneh, Hossein Ali T1 - Computer Simulation of Particle–Particle Interaction in a Model Polymer Nanocomposite JF - Macromolecules Y1 - 2015 U6 - https://doi.org/10.1021/acs.macromol.5b01864 SN - 1520-5835 VL - 48 IS - 24 SP - 9039 EP - 9049 ER - TY - BOOK A1 - Lauth, Jakob A1 - Kowalczyk, Jürgen T1 - Thermodynamik : eine Einführung Y1 - 2015 SN - 978-3-662-46228-7 U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-662-46229-4 PB - Springer Spektrum CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - Breuer, Lars A1 - Raue, Markus A1 - Strobel, M. A1 - Mang, Thomas A1 - Schöning, Michael Josef A1 - Thoelen, R. A1 - Wagner, Torsten T1 - Hydrogels with incorporated graphene oxide as light-addressable actuator materials for cell culture environments in lab-on-chip systems JF - Physica status solidi (a) N2 - Abstractauthoren Graphene oxide (GO) nanoparticles were incorporated in temperature-sensitive Poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm) hydrogels. The nanoparticles increase the light absorption and convert light energy into heat efficiently. Thus, the hydrogels with GO can be stimulated spatially resolved by illumination as it was demonstrated by IR thermography. The temporal progression of the temperature maximum was detected for different concentrations of GO within the polymer network. Furthermore, the compatibility of PNIPAAm hydrogels with GO and cell cultures was investigated. For this purpose, culture medium was incubated with hydrogels containing GO and the viability and morphology of chinese hamster ovary (CHO) cells was examined after several days of culturing in presence of this medium. Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.1002/pssa.201533056 SN - 1862-6300 VL - 213 IS - 6 SP - 1520 EP - 1525 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - CHAP A1 - Kasper, Katharina A1 - Schiffels, Johannes A1 - Krafft, Simone A1 - Kuperjans, Isabel A1 - Elbers, Gereon A1 - Selmer, Thorsten T1 - Biogas Production on Demand Regulated by Butyric Acid Addition T2 - IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Bd. 32 Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.1088/1755-1315/32/1/012009 SN - 1755-1315 N1 - ICARET 2016, International Conference on Advances in Renewable Energy and Technologies, Putrajaya, MY, Feb 23-25, 2016 VL - 32 SP - 012009/1 EP - 012009/4 ER - TY - JOUR A1 - Heinze, D. A1 - Mang, Thomas A1 - Popescu, C. A1 - Weichold, O. T1 - Effect of side chain length and degree of polymerization on the decomposition and crystallization behaviour of chlorinated poly(vinyl ester) oligomers JF - Thermochimica Acta N2 - Four members of a homologous series of chlorinated poly(vinyl ester) oligomers CCl₃–(CH₂CH (OCO(CH₂)ₘCH₃))ₙ–Cl with degrees of polymerization of 10 and 20 were prepared by telomerisation using carbon tetrachloride. The number of side chain carbon atoms ranges from 2 (poly(vinyl acetate) to 18 (poly(vinyl stearate)). The effect of the n-alkyl side chain length and of the degree of polymerization on the thermal stability and crystallization behaviour of the synthesized compounds was investigated. All oligomers degrade in two major steps by first losing HCl and side chains with subsequent breakdown of the backbone. The members with short side chains, up to poly(vinyl octanoate), are amorphous and show internal plasticization, whereas those with high number of side chain carbon atoms are semi-crystalline due to side-chain crystallization. A better packing for poly(vinyl stearate) is also noticeable. The glass transition and melting temperatures as well as the onset temperature of decomposition are influenced to a larger extent by the side chain length than by the degree of polymerization. Thermal stability is improved if both the size and number of side chains increase, but only a long side chain causes a significant increase of the resistance to degradation. This results in a stabilization of PVAc so that oligomers from poly(vinyl octanoate) on are stable under atmospheric conditions. Thus, the way to design stable, chlorinated PVEs oligomers is to use a long n-alkyl side chain. Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.1016/j.tca.2016.05.015 SN - 0040-6031 (electronic) VL - 637 SP - 143 EP - 153 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - JOUR A1 - Pinkenburg, Olaf A1 - Schiffels, Johannes A1 - Selmer, Thorsten T1 - Das CoLibry-Konzept – ein Werkzeugkasten für die Synthetische Biologie: Bioproduktion JF - BIOspektrum N2 - Regardless of size or destination, synthetic biology starts with com-parably small information units, which need to be combined and properly arranged in order to achieve a certain goal. This may be the de novo synthesis of individual genes from oligonucleotides, a shuffling of protein domains in order to create novel biocatalysts, the assembly of multiple enzyme encoding genes in metabolic pathway design, or strain development at the production stage. The CoLibry concept has been designed in order to close the gap between recombinant production of individual genes and genome editing. Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.1007/s12268-016-0734-8 VL - 22 IS - 6 SP - 593 EP - 595 PB - Springer CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - Molinnus, Denise A1 - Sorich, Maren A1 - Bartz, Alexander A1 - Siegert, Petra A1 - Willenberg, Holger S. A1 - Lisdat, Fred A1 - Poghossian, Arshak A1 - Keusgen, Michael A1 - Schöning, Michael Josef T1 - Towards an adrenaline biosensor based on substrate recycling amplification in combination with an enzyme logic gate JF - Sensors and Actuators B: Chemical N2 - An amperometric biosensor using a substrate recycling principle was realized for the detection of low adrenaline concentrations (1 nM) by measurements in phosphate buffer and Ringer’s solution at pH 6.5 and pH 7.4, respectively. In proof-of-concept experiments, a Boolean logic-gate principle has been applied to develop a digital adrenaline biosensor based on an enzyme AND logic gate. The obtained results demonstrate that the developed digital biosensor is capable for a rapid qualitative determination of the presence/absence of adrenaline in a YES/NO statement. Such digital biosensor could be used in clinical diagnostics for the control of a correct insertion of a catheter in the adrenal veins during adrenal venous-sampling procedure. Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.1016/j.snb.2016.06.064 SN - 0925-4005 VL - 237 SP - 190 EP - 195 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER -