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3.3. Charakterisierung des Biokatalysators im Satzreaktor
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Die Aktivität der Zellen ist bei einer Begasung mit reinem Sauerstoff knapp anderthalb
mal so hoch wie bei einer Begasung mit Druckluft (57,8 U/g versus 42,1 U/g). Auch
wenn die Zellen mehrere Tage mit reinem Sauerstoff begast wurden, waren keine
negativen Einflüsse bemerkbar (nicht gezeigt). Das steht im Gegensatz zu den Ergebnissen
anderer Forscher [Oosterhuis et al. 1985] sowie zum teilweise verbreiteten Irrglauben,
reiner Sauerstoff sei ohne Ausnahme schädlich für Mikroorganismen. Für die
dreifache Oxidation von Glucose zu 2,5-DKG ist eine Begasung mit Sauerstoff in jedem
Fall zu empfehlen. Laut Buse et al. ist die erhöhte Produktivität nicht nur auf eine
erhöhte Konzentration des Substrates Sauerstoff zurückzuführen, sondern auf eine
gesteigerte Aktivität der drei membrangebundenen Dehydrogenasen [Buse et al. 1992a].
3.3.2.3 Untersuchungen zur Limitierung bei Sauerstoffbegasung 3
Bislang kann nicht ausgeschlossen werden, dass es trotz Begasung mit Sauerstoff zu
einer Sauerstofflimitierung kommt. Um das abzuklären, wurden Biotransformationen
bei unterschiedlichen Biomassekonzentrationen (von 0,5 bis 10%) durchgeführt. Der
Sauerstoffpartialdruck wurde mittels pO 2 -Elektrode entsprechend der in Abschnitt 8.11
beschriebenen Methode überwacht. Das Ergebnis zeigt Abbildung 3.15.
140
120
100
pO 2
/ %
80
60
40
20
0,5 % Biomasse
2 % Biomasse
4 % Biomasse
10 % Biomasse
0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Zeit / min
Abbildung 3.15: Verlauf des pO 2 in Biotransformationslösungen unterschiedlicher
Biomassekonzentrationen von Gluconobacter oxydans NCIMB 8084. Bedingungen: 25°C,
50 mM Glucose, 100 mM Na-Acetat, pH5, V=50mL, Sauerstoffbegasung 10-20 L/h. 140%
entspricht dem pO 2 einer sauerstoffgesättigten Lösung; 0% dem einer argongesättigten Lösung.
0,5% Biomasse = 5 g BFG /L; 2% = 20 g BFG /L usw. Linien lediglich als Orientierungshilfe.
3 Teile der Ergebnisse sind aus der Diplomarbeit von Roman Bucerius (Heinrich-Heine-Universität
Düsseldorf 2008)
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