JuSER - Forschungszentrum Jülich

Diskussion: 2,3-trans-CHDDifferenz: Produktbildungsrate [mmol/(g*h)]0,4F111pC200,30,20,10,0-0,1F82pC20-0,20 10 20 30 40 50Prozesszeit [h]Differenz: Selektivität [%mol/mol]20F111pC20151050-5F82pC20-100 10 20 30 40 50Prozesszeit [h]Abb. 5.31: Links: Differenz zwischen den biomassespezifischen Produktbildungsraten beiFermentationen mit dem Stamm F82pC20 und dem Stamm F111pC20 mit der Deletiondes Gens gcd. Rechts: Differenz zwischen den differentiellen substratbezogenenProduktausbeutekoeffizienten.Damit konnte gezeigt werden, dass die Deletion des Gens gcd die Biosynthese desNebenproduktes Glukonsäure bei 2,3-trans-CHD produzierenden E. coli-Stämmenverhinderte. Gleichzeitig konnte mit dem gentechnisch optimierten Stamm eine vergleichbareProduktbildung und Selektivität erreicht werden. Durch die längere Produktbildung konnteeine um 16% höhere Produktkonzentration, bei einer um 21% höheren Raum-Zeit-Ausbeuteerreicht werden. Die gentechnische Veränderung hatte gleichzeitig keine negativeAuswirkung auf die 2,3-trans-CHD-Biosynthese. Die Vermeidung der Glukonsäurebildung mitgcd-deletierten E. coli-Produktionsstämmen wurde zum Patent angemeldet (Bongaerts et al.2004).5.2.5 Abhängigkeit der Produktbildung vom ZellwachstumBei allen 2,3- und 3,4-trans-CHD Fed-Batch Fermentationen konnte beobachtet werden,dass die Produktbildungsrate während der Wachstumsphase höher gewesen ist als in derProduktionsphase (Abb. 5.32). Ein inhibierender Einfluss der beiden CHD-Moleküle auf dieProduktbildung zu Beginn der Fermentationen war unwahrscheinlich, da die Reduktion derProduktbildung bei unterschiedlichen Produktkonzentrationen beobachtet wurde. EineGegenüberstellung der Glukoseverbrauchsrate, der Produktbildungsrate und derWachstumsrate zeigte, dass eine partielle Abhängigkeit der Produktbildung vom Wachstumbestand. In der Batchphase lag die Wachstumsrate bei einem Wert von über 0,4 h -1 und diespezifische Glukoseverbrauchsrate bei maximal 9,0 mmol/(g*h) (2,3-CHD) und 6,1mmol/(g*h) (3,4-CHD) (Abb. 5.32). Im weiteren Verlauf der Fermentationen nahm dieWachstumsrate kontinuierlich ab. Die spezifische Produktbildungsrate in dieser Phase lagbei beiden Produkten im Bereich von 0,4 bis 0,5 mmol/(g*h). Der Reduktion derAminosäurezulaufrate folgte eine signifikante Abnahme der Wachstumsrate auf Werte unter0,1 h -1 . In dieser Phase sank mit dem Wachstum auch die Glukoseverbrauchsrate auf unter3 mmol/(g*h).79