Fermentative Produktion von L-Phenylalanin m i t Escherichia coli

Inhaltsverzeichnis
4.3.2 Glucosemessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
4.3.3 Prozessdatenerfassung und Prozesskontrolle . . . . . . . . . . . . . 56
4.3.4 Durchführung der Fermentationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
4.3.5 Regelung der Glucosezufuhr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
4.3.6 L-Tyrosin-Zufuhr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
4.4 Reaktivextraktion in Flüssig-Flüssig-Zentrifugen . . . . . . . . . . . . . . . 60
4.4.1 Aufbau der Extraktionsanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
4.4.2 Durchführung von Extraktionen mit Modelllösung . . . . . . . . . . 62
4.5 Zulaufverfahren im 20 l Bioreaktor mit integrierter Produktabtrennung . . 63
4.5.1 Kontinuierliche Permeatbereitstellung mittels Ultrafiltrationseinheiten 63
4.5.2 Aufbau der Anlage für den integrierten Prozess . . . . . . . . . . . 65
4.5.3 Durchführung der Fermentationen mit integrierter Produktabtrennung 66
5 Einfluss von Glucoseaufnahmesystemen auf die Produktion 69
5.1 Phosphotransferase-System zur Glucoseaufnahme . . . . . . . . . . . . . . 69
5.1.1 Fermentation mit dem Stamm E. coli 4pF81 . . . . . . . . . . . . . 69
5.1.2 Kohlenstoffbilanz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
5.1.3 Systeme zur Online-Glucosemessung . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
5.2 Glucoseaufnahme über ein heterologes System . . . . . . . . . . . . . . . . 75
5.2.1 Einfluss der Glucosekonzentration auf die Produktion . . . . . . . . 75
5.2.2 Einfluss der Induktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
5.3 Vergleich der Produktion mit verschiedenen Stämmen . . . . . . . . . . . . 81
5.3.1 Einfluss der Glucosekonzentration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
5.3.2 Produktion von L-Phenylalanin und Intermediaten . . . . . . . . . 83
5.3.3 Theoretische und tatsächliche Selektivitäten . . . . . . . . . . . . . 85
5.4 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
6 Einfluss verschiedener Fermentationsparameter auf den Prozess 89
6.1 Einfluss von Temperatur und pH-Wert auf die L-Phenylalanin-Produktion 89
6.2 Untersuchungen zum Abbruch der Produktion während des Prozesses . . . 93
6.2.1 Limitierung oder Inhibierung durch Mediumkomponenten? . . . . . 94
6.2.2 Produktinhibierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
6.3 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
7 Integration der Reaktivextraktion in den Fermentationsprozess 103
7.1 Reaktiveextraktion in Flüssig-Flüssig-Zentrifugen . . . . . . . . . . . . . . 103
7.1.1 Phasentrennung und Stabilität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
7.1.2 Charakterisierung der Reaktivextraktion . . . . . . . . . . . . . . . 106
7.1.3 Parameterwahl für die Online-Extraktion . . . . . . . . . . . . . . . 114
7.2 Fermentationsprozess mit integrierter Reaktivextraktion von L-Phenylalanin 116
7.2.1 Integrierte Produktabtrennung während der gesamten
Produktionsphase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
7.2.2 Integrierte Produktabtrennung mit zwei Extraktionsphasen während
der Produktionsphase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
7.2.3 Integrierte Produktabtrennung über einen Abschnitt der Produktionsphase
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
7.2.4 Selektivität der Produktabtrennung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
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