„Klassische“ PHB-Analyse

Strukturformel von Poly-(R)-3-hydroxybutyrat (P3HB)
Von NEUROtiker Eigenes Werk, Gemeinfrei, Link

Quantitative Analyse der Polyhydroxybuttersäure (PHB)

Die Herstellung, Reinigung, Charakterisierung und quantitative Analyse dieses Biokunststoffes betrieben Generationen von Naturwissenschaftlern. Meist ging es um den Ersatz petrochemisch erzeugter Produkte durch Produkte, die in einen natürlichen Stoffkreislauf eingebunden sind. Es interessieren sich Lactobazillus,  Rhodobacter, Darmzellen des Menschen oder Mikroalgen jedoch eher weniger für Nachhaltigkeit als vielmehr für den möglichen Gewinn von Stoffwechselenergie aus ihrem chemischen Energiespeicher. Nicht nur die genannten Organismen nutzen neben anderen Reservestoffen (z.B. Stärke, Glycogen, Fett, Öl) das PHB zur Zwischenspeicherung chemisch gebundener Energie. Bestimmte Stoffwechselzustände begünstigen die Bildung der jeweils geeignetsten Reservestoffe. Das polymere, chemische Speicherprodukt PHB besitzt erstaunliche Eigenschaften. Es ist hydrophob, zeigt einen Schmelzpunkt von mehr als 100°C, lässt sich selbst in vielen organischen Lösungsmitteln kaum lösen. Als Monomer hingegen lässt es sich sowohl fotometrisch wie auch gaschromatografisch quantifizieren.

Der Vortrag_PHB_Analyse stellt die fotometrische Analyse von PHB nach saurer Verseifung mittles konzentrierter Schwefelsäure vor. Die Durchführung dieses klassischen Verfahrens bringt Chloroform zum Einsatz und verwendet konzentierte Schwefelsäure als Lösungsmittel. Eine routinemäßige Bestimmung von PHB-Konzentrationen verlangt nicht nur eine angemessen große Probe, sie stellt an die Untersuchenden wie an die Geräte hohe Ansprüche. Das folgende Bild zeigt eine für die Restentleerung von Quarzküvetten genutzte Zellstoffmatte.

Linearität und Bestimmungsgrenze sprechen für einen passend gewählten Messbereich und ein solides Messverfahren.

Resultat:

Eine quantitative Analytik von Hydroxybuttersäure ist mit dem untersuchten Verfahren durchführbar. Gegen die routinemäßige Nutzung sprechen:

  • Hoher Einsatz von konzentrierter Säure mit den egleitenden Risiken für Mensch und Technik
  • Einsatz von Chloroform
  • Relativ große Probenmengen nötig
  • Aussagen über die Kettenlängen der Polymerer ist nicht möglich

Für die weiteren Untersuchungen ist ein gaschromatografisches Verfahren zu etablieren.