Prof. Dr. Klaus-Dieter Vorlop
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30.09.2007

Im Rahmen Projekts erfolgte eine gezielte Optimierung der biotechnologischen Erythruloseproduktion. Durch das Herabsetzten der Temperatur und des pH-Wertes konnte bei Versuchen im Fermentermaßstab eine erhebliche Steigerung der Produktivität erzielt werden. Die dabei erreichten Produktkonzentrationen von ca. 180 g/L lagen deutlich über den bisher in der Literatur für Batch-Prozesse mit komplexeren Medien beschriebenen Werten, welche maximal 140 g/L betrugen. Gluconobacter sp. ließ sich unter Erzielung hoher Biomassegehalte und Produktkonzentrationen auf einem Medium kultivieren, welches zuvor für die biotechnologische Produktion von Erythrit genutzt wurde. Da bisher nur hochreine Edukte verwendet wurden, ergibt sich durch den Wegfall von Hefeextrakt und Salzen die Möglichkeit eines sehr kostengünstigen kombinierten Prozesses. Es wurde festgestellt, dass die Biomasse- und Produktbildung mit steigender Substratkonzentration sinken und hohe Produktkonzentrationen toxisch für die Zelle sind. Gluconobacter sp. CD1204. konnte erfolgreich in Natriumalginat-Kugeln immobilisiert werden. Das Immobilisat stellte ein gutes Inokulum dar, welches über mehrere Zyklen hinweg zu konstanten Produktkonzentrationen führte. Mittels Fed-Batch-Verfahren konnte eine sehr hohe Produktkonzentration erreicht und gleichzeitig eine Limitierung durch hohe Substratkonzentrationen vermieden werden. Die erzielte Produktkonzentration von 235 g/L liegt ca. um 100 g/L über den bisher veröffentlichten Werten. Die Aufreinigung der Erythrulose mittels Ionentauschern und Aktivkohle, sowie Wasserabtrennung im Ölpumpenvakuum wurden erfolgreich durchgeführt. Es wurde ein klarer Sirup mit 80 %-igem Erythruloseanteil erhalten.

Ziel des Projektes ist die biotechnologische Herstellung von Erythrulose. Hierfür sollen neue Mikroorganismen isoliert werden, die hohe Produkt- und Substratkonzentrationen tolerieren. Die grundlegenden Kultivierungsparameter sollen ermittelt und optimiert werden. Eine geeignete Methode zur Immobilisierung soll gefunden werden. Durch ein geschickt ausgelegtes Screening soll ein neuer Mikroorganismus isoliert werden, der hohe Produkt- und Substratkonzentrationen toleriert. Dieser Stamm soll in Schüttelkolbenversuchen und Fermentationen auf seine grundlegenden Prozessparameter hin untersucht werden. Das Medium soll optimiert und möglichst kostengünstige Cosubstrat, Stickstoff- und Supplinquellen gefunden werden. Eine geeignetes Immobilisierungsverfahren soll ermittelt und optimiert werden.