Das Projekt "Teilvorhaben 2: Chemische Derivatisierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Technologie der Kohlenhydrate - Zuckerinstitut durchgeführt. Durch die Immobilisierung des Biokatalysators können gegebenenfalls die Prozeßkosten zur Herstellung der Zwischenprodukte DFA-III/FOS entscheidend verringert werden. Da es sich um extrazelluläre Enzyme handelt soll die Immobilisierung durch ionische Bindung an Anionenaustauscher-Harze näher untersucht werden. AlkylfructosideAls Ausgangssubstanzen für die Fischer-Synthese zu den Alkylfructosiden wird kristallines DFA-III eingesetzt. Messungen zur Stabilität der beiden glycosidischen Bindungen sollen neben der Umsetzung zu den Alkylfructosiden die Möglichkeit einer differenzierten Umsetzung zu Disaccharid-Tensiden abgrenzen. Die Synthese von längerkettigen Alkylfructosiden kann entweder durch direkte Umsetzung von DFA-III in Fettalkohol oder durch Umsetzung von DFA-III zu kurzkettigen Alkylfructosiden mit anschließender Transglycosidierung in Fettalkohol erfolgen. Für beide Möglichkeiten sollen Verfahrensweisen erarbeitet werden. Die Immobilisierung wurde an unterschiedlichen Anionenaustauscher-Harzen in verschiedenen Beladungsformen (OH-, PO43- und CL--Form) durchgeführt. Dabei erfolgte eine Adsorption unter Erhalt der Aktivität der Inulasen II nur an den schwach basischen Harz IRA 68 in der OH--Form reproduzierbar. Die Immobilisierung der Enzyme ist in dieser Form nicht stabil. Bei Umsetzungen mit salzhaltigen Inulinlösungen erfolgt eine Ablösung der Enzyme. Um eine festere Bindung zwischen Träger und Enzym zu erhalten, wurde nach der Immobilisierung das Immobilisat mit Glutardialdehyd behandelt. Dies führt zu einer Quervernetzung der Enzyme untereinander und ergibt somit eine stärkere Fixierung der Inulasen II an den Tauscher, was zu einem deutlich stabilerem Immobilisat führt.AlkylfructosideDas Katalysatorscreening zeigt, daß Reaktionen mit stark sauren Katalysatoren nur zu Abbauprodukten führen und mit schwachen Säuren keine Reaktion stattfindet. Katalysatoren von mittlerer Acidität (pKa ca. 1) haben sich für die Umsetzung von DFA-III zu Alkylfructosiden als geeignet erwiesen. Die Synthese von Disaccharid-Produkten ist nicht in akzeptablem Umfang durchführbar. Die Direktsynthese von Dodecylfructosiden aus 1-Dodecanol und DFA-III ermöglicht lediglich Ausbeuten von 1-2 Prozent. Butylfructoside können durch Umsetzung von DFA-III in 1-Butanol mit Clays als Katalysatoren in einer Ausbeute von 25 Prozent erhalten werden, die in der folgenden Transglycosidierung zu den Dodecylfructosiden umgesetzt werden. Aufgrund der geringen thermischen Stabilität der Produkte wurde statt der Destillation ein Festphasen-Extraktionsverfahren entwickelt, mit dem sich Dodecanol von den Dodecylfructosiden ohne thermische Belastung abtrennen läßt.