JuSER - Forschungszentrum Jülich

Ergebnisse: 3,4-trans-CHDtrans-CHD Fed-Batch Fermentationen wurden basierend auf den Arbeiten im Kapitel 6.1.1durchgeführt. Die Umsetzung des Experimentes fand im Master-Bioreaktor mit einemVolumen von 42 Litern statt. Die 13 C-Markierung wurde im Rahmen der 2 Liter-Sensor-Bioreaktor-Fermentationen durchgeführt (El Massaoudi 2003) (Kap. 4.3.4). Die Fermentationim Sensor-Reaktor und die Bearbeitung der Proben wurde von Grönke (Grönke 2007)durchgeführt. Die Messung der 13 C-markierten Metabolite erfolgte bei der DSM und bei Prof.Müller an der Universität Freiburg. Die Modellierung der Messergebnisse wurde von Wahl(Wahl 2005) und Grönke am IBT2 in Jülich durchgeführt.Das erste Experiment wurde während der Wachstumsphase direkt nach der IPTG-Induktiongestartet. Die Dauer des Experimentes betrug 2,7 Stunden. Nach dem Ende derWachstumsphase wurde das zweite Markierungsexperiment nach einer Prozesszeit von13,2 Stunden begonnen. Dieses Experiment wurde nach einer Dauer von drei Stundenbeendet. Das letzte 13 C-Markierungsexperiment wurde 30,5 Stunden nach dem Start derHauptfermentation begonnen. Aufgrund des hohen Anteils an nicht markiertem Produktdauerte diese Phase 4,4 Stunden.In der Abbildung 6.14 sind die Verläufe der Konzentration von 3,4-trans-CHD dargestellt. DieProduktkonzentration lag am Ende des ersten Experimentes nach 2,7 Stunden im Sensor-Reaktor um 1,9 mmol/l höher. Es wurde ein Regressionskoeffizient von 98,9% berechnet.Während des zweiten Experimentes wurde eine Konzentrationensdifferenz von 1,3 mmol/lbestimmt. Der ermittelte Regressionskoeffizient betrug 94,2%. Bei dem letzten Versuchwurde nach 4,4 Stunden eine um 4,1 mmol/l höhere Konzentration im Master-Reaktorgemessen. Der Regressionskoeffizient für das letzte Experiment ergab einen Wert von67,9%.3,4-trans-CHD [mmol/l]14012010080603,4-trans-CHD:Master-ReaktorSensor-Reaktor:1. Experiment2. Experiment3. Experiment40y = 0,0014e0,737x20R 2 = 0,974900 5 10 15 20 25 30 35Prozesszeit [h]Sensor: 3,4-trans-CHD [mmol/l]125100753,4-trans-CHD:Master / Sensor45° Geradey = 0,7124x + 4,6605R2 = 0,678550y = 1,0307x - 0,1794R2 = 0,941625y = 0,9996x + 0,0505R2 = 0,98900 25 50 75 100 125Master: 3,4-trans-CHD [mmol/l]Abb. 6.14:13 C-Markierungsexperiment mit dem Produktionsstamm E. coli F82pC22. Links: Verlaufder 3,4-trans-CHD-Konzentration. Rechts: Gegenüberstellung der Verläufe des MasterundSensor-Bioreaktors.Neben den Verläufen der Produktkonzentration wurde auch die Nebenproduktbildungverglichen. Die Bildung der Intermediate der Aromaten-Biosynthese Shikimat-3-Phosphatund Shikimat verlief im Master- und Sensor-Modus vergleichbar (Abb. 6.15). Als weiteresIntermediat wurde Chorismat akkumuliert. Während der Wachstumsphase stieg dieChorismat-Synthese während des ersten 13 C-Markierungsexperimentes auf über 4 mmol/l.Die Konzentration nahm im Laufe des zweiten Experimentes auf ungefähr 8 mmol/l zu.Weiterhin wurde das Abbauprodukt 4-Hydroxy-Benzoesäure in Konzentrationen bis zu91