JuSER - Forschungszentrum Jülich

Diskussion: 2,3-trans-CHDGens der PQQ-abhängigen Glukose-Dehydrogenase möglicherweise eine negativeAuswirkung auf die Zellstruktur, Zellaktivität oder Produktbildung haben könnte.Die in der Tabelle 5.1 zusammengefassten und im Kapitel 5.1.3 dargestellten Ergebnisse derFermentationen mit dem Stamm F111pC20 zeigen, dass die Deletion des Gens gcderfolgreich die Akkumulation des Nebenproduktes Glukonsäure verhindern konnte. Dadurchkonnte die durch die Glukonsäure verursachte Inhibierung der Produktbildung unterbundenwerden. Die maximale 2,3-trans-CHD-Konzentration konnte auf einen Wert von 21 g/l(140 mmol/l) erhöht werden. Eine Verlängerung der Produktionsphase ermöglichte eineSteigerung der integralen Raum-Zeit-Ausbeute um 21% auf einen Wert von 2,8 mmol/(l*h).Die Vermeidung der Glukonsäuresynthese wirkte sich ebenfalls positiv auf die Reduktion derAcetatbiosynthese aus. Die verlängerte Produktbildung führte zu einem höheren Bedarf anPEP für die CHD-Biosynthese. Dadurch wurde die Akkumulation von Acetat um 82%reduziert.Die Unterschiede bei der biomassespezifischen Produktbildungsrate und der Selektivitätkönnen der Abbildung 5.31 entnommen werden. In den ersten 25 Stunden derFermentationen mit den Stämmen F82pC20 und F111pC20 gab es keine Differenzen. DieAbweichung lag in dieser Phase bei maximal 0,1 mmol/(g*h). Nach einer Prozesszeit von 25Stunden betrug die Glukonsäurekonzentration bei der Fermentation mit dem StammF82pC20 über 30 g/l. Aufgrund dessen wurde die Produktbildung bis zum Ende derFermentation inhibiert. Im Vergleich dazu konnte mit dem Stamm F111pC20 dieProduktbildungsrate bis zum Ende der Fermentation erhalten werden. Die maximaleDifferenz zwischen den Stämmen betrug bis zu 0,27 mmol/(g*h). Einen ähnlichen Verlaufstellt die Gegenüberstellung des substratbezogenen Produktausbeutekoeffizientes dar(Abb. 5.31). In den letzten 25 Stunden der Fed-Batch Fermentation betrug die Differenzzwischen den beiden Stämmen bis zu 15%mol/mol.Tab. 5.1: Vergleich der maximalen differentiellen und integralen kinetischen Parameter und derKonzentrationen bei Fed-Batch Fermentationen mit verschiedenen Produktionsstämmenund bei unterschiedlichen Prozessführungen. Der Zulauf der Aminosäurelösung erfolgteentweder manuell oder mittels der indirekten Regelung (Kap. 4.3.7). Abhängig von dervorgegebenen Wachstumsrate wurde der Zulauffaktor m gewählt (Gl. 4-3, S. 55).StammF82pC20F82pC20F111pC20F111pC20(300 Liter)Zulauf-Strategiegeregeltm=2geregeltm=4geregeltm=2Produktivität Selektivität 2,3-trans-CHD Glukonsäure AcetatQp RZA diff. integral Konz. BildungsrateKonz. BildungsrateKonz.[mmol/(l*h)] [%mol/mol] [mmol/l] [mmol/(g*h)] [mmol/l] [mmol/(g*h)] [mmol/l]8,9 2,2 18,7 14,9 118,4 0,53 192,7 1,61 81,14,2 2,0 14,0 8,3 117,5 0,91 170 0,69 18,75,4 2,8 24,0 15,6 140,2 0,51 0 0 14,2manuell 4,5 2,2 13,7 11,1 101,5 0,36 0 0 35,378