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Kapitel 3: Produktion von 2,5-Diketo-D-Gluconat mit Gluconobacter oxydans
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In früheren Arbeiten fand sich die Empfehlung, Gluconobacter oxydans-Zellen
zunächst in Mannitol anzuziehen, um sie als ruhende Zellen für die Oxidation von
Glucose einzusetzen [Silberbach 2001]. Das ist eindeutig unvorteilhaft, denn
offensichtlich sind Zellen, die in Medium A mit Mannitol als alleiniger Kohlenstoffquelle
herangezogen wurden, für eine nachfolgende Oxidation von Glucose zu
2,5-DKG ungeeignet: Ihre Aktivität ist äußerst gering. Vermutlich exprimiert Gluconobacter
oxydans die membrangebundene Glucosedehydrogenase, die er für die Oxidation
der Glucose braucht, in nur sehr geringem Maße, wenn er in glucosefreiem Medium
heranwächst. In der Literatur ist dieses Phänomen bisher nicht beschrieben.
Die Aktivität der Zellen, die in kombinierten Medien mit zwei oder drei C-Quellen
herangezogen wurden (Medien B, C), ist entsprechend höher, jedoch geringer als in den
mannitolfreien Medien D und E. Vermutlich verwertet Gluconobacter oxydans
Mannitol bevorzugt und bildet die Glucosedehydrogenase daher auch hier in
geringerem Maße aus.
Die höchsten Aktivitäten (78 bzw. 63 U/g BFG ) erreichen die Zellen aus den mannitolfreien
Medien D und E. Die Aktivität der Zellen aus Medium D (Glucose und Glycerin
als C-Quelle) ist dabei noch etwas höher, der Unterschied ist jedoch nicht signifikant.
3.2.1.4 Optimales Medium für die Anzucht im Schüttelkolben
In Medien mit Mannitol als alleiniger C-Quelle wächst Gluconobacter oxydans zwar zu
hoher optischer Dichte heran, die spätere Aktivität der Zellen ist jedoch äußerst gering.
Mit Glucose und Glycerin als C-Quellen werden zwar geringere optische Dichten
erreicht, die spezifische Wachstumsgeschwindigkeit ist jedoch hoch und insbesondere
die Aktivität der Zellen hervorragend. Glucosekonzentrationen von mehr als 20 g/L sind
unbedingt zu vermeiden, da sie das Wachstum hemmen.
Tabelle 3.4: Zusammenfassung: Spezifische Wachstumsgeschwindigkeiten μ, maximal erreichte
optische Dichten und resultierende Zellaktivitäten
Medium C-Quelle μ [h -1 maximal Aktivität
]
erreichte OD [U/g]
A Mannitol 0,24 4,21 4,73
B Mannitol + Glucose 0,09 2,56 23,3
C Mannitol + Glucose + Glycerin 0,09 2,90 33,4
D Glucose + Glycerin 0,27 2,46 77,9
E Glucose 10 g/L 0,31 1,77 62,7
F Glucose 25 g/L 0,07 0,49 n.d.
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