Allgemeine Mikrobiologie

19.2TechnischeAbläufeinderklassischenBiotechnologie 601
19.1 DieBakterienzellealsProduzent
Entsprechend der wichtigsten Funktion der Mikroorganismen in der
NaturstelltmansichmikrobielleAktivitäteninersterLiniealsAbbauvorgängevor.AlsProdukteentsteheninderRegelCO
2 ,H 2 O,NH 3 undandere
anorganischeVerbindungen.BeiGärungenkönnenalsReaktionsprodukte
Substanzengebildetwerden,diefürdenMenschendurchausvonWert
sind.BeispielesindMilchsäure,Propionsäure,Ethanol,ButanolundandereGärprodukte,dievoralleminderLebensmittelmikrobiologieBedeutung
haben, aber auch als Konservierungsmittel, Lebensmittelzusätze
oderGeschmacksbildnervonInteressesind.DieseProduktewerdenals
ProduktedesEnergiestoffwechselssimultanmitderZellmassegebildet.
MansprichtdahervonprimärenStoffwechselprodukten,derenProduktion
sich unter Umständen in geringem Ausmaß bis in die stationäre
Wachstumsphase fortsetzt. Im Gegensatz hierzu werden sekundäre
Stoffwechselprodukte vorzugsweise nach Abschluss der Wachstumsphase
während der anschließenden, so genannten Idiophase gebildet
(Abb.19.1).ZudiesenProduktenzählenAntibiotika,aberauchvieleanderepilzlicheundbakterielleSekundärmetabolite.
WährendfürdasWachstumvonMikroorganismentypischerweiseeine
ausbalancierteDiätgünstigist,dieallewesentlichenNährstoffeinausreichendemMaßzurVerfügungstellt,lässtsichdieProduktionvonSekundärmetaboliten
gezielt durch einseitige Limitierung des Stoffwechsels
optimieren.DaauchfürdieProduktionvonSekundärmetaboliteninder
Idiophase Energie erforderlich ist, sollte allerdings nicht das energielieferndeSubstratlimitiertwerden,sondernz.B.dieStickstoff-,Kohlenstoff-,Phosphor-oderSchwefelquelle.SokanndieBildungvonSpeicherfettenundSpeicherpolysaccharidenbegünstigtwerden,indemdieStickstoffquellelimitiertwird.FürvieleProduktionsstämmewichtigerSekundärmetaboliten
wurden die erforderlichen Nährstoffe jedoch nicht im
Detail analysiert. Aus ökonomischen Gründen verwendet man für die
Anzucht dieser Stämme in großem Maßstab komplexe Nährlösungen,
dieaufeinfachenlandwirtschaftlichenProduktenoderNebenprodukten
aufbauen,wiez.B.Melasse,Sojaschrot,peptischverdautesFleisch-oder
Sojaeiweiß(Pepton),Hefeextraktusw.FürdieProduktionsaktivitätspielt
gelegentlich auch die Versorgung mit Spurenelementen eine wichtige
Rolle.
Abb.19.1 Wachstum,VerbrauchvonSubstraten
undBildungvonprimärenundsekundären
Stoffwechselprodukten.
19.2 TechnischeAbläufeinderklassischen
Biotechnologie
DieEntdeckungdesPenicillinsunddessengezielteSyntheseingroßem
MaßstaberöffneteeinenneuenZweigderklinisch-synthetischenIndustrie.InderzweitenHälftedes20.Jahrhundertswurdenauchdiemeisten
ProzesseinderLebensmitteltechnologieaufkontrolliertemikrobiologischeVerfahrenim
industriellenMaßstab umgestellt, z. B.in derBierbrauerei,derWeinkellereiund
derHerstellung vonKäseund anderen
Milchprodukten.GenerellerforderninindustriellemMaßstabhergestellte
LebensmittelundMedikamentedenUmgangmitmikrobiologischeindeutigdefiniertenProduktionsstämmen,umQualitätseinbrücheoderProduktionsausfällezuverhindern.
BiologischbasierteProduktionsverfahrenspielenheuteaußerdemvor
allembeiderHerstellungvonstrukturellanspruchsvollenchemischen
VerbindungeneineRolle,diediesynthetischeChemienurmitgroßem
Aus Fuchs, G. : Allgemeine Mikrobiologie (ISBN 978-313-444608-1) © Georg Thieme Verlag KG 2007
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