Pyruvat-Produktion durch acetatauxotrophe - JUWEL ...

DISKUSSION 107
Pyruvat/Mol Glucose nicht sehr hoch . Bei einem anderen Verfahren dieser Art wurden
Candida-Stämme zunächst in einem Glucose-Medium bei pH 5,5 kultiviert und nach
Erreichen der gewünschten Biomasse der pH-Wert auf 4,5 reduziert (Besnainou et al. 1989,
1990) . Dies führte zu einer Hemmung der a-Ketoglutarat-Bildung und damit zu einer
verminderten Citratzyklus-Aktivität, was zu einem Anstau des in der Glykolyse gebildeten
Pyruvats führte, welches dann ausgeschieden wurde . Die Ausbeute bei diesem Prozess lag bei
0,84 Mol Pyruvat/Mol Glucose .
In Tab . 23 sind bisher beschriebene Pyruvat-Produktionsprozesse zusammengestellt, die
von Glucose ausgehen, und zwar in der Reihenfolge steigender molarer Ausbeute . Daraus
wird deutlich, dass die in dieser Arbeit beschriebenen Stämme E. coli YYC202 und E. coli
YYC202ldhA die besten bisher beschriebenen Ausbeuten liefern . Mit nicht-wachsenden
Zellen und einer geringen Glucose-Konzentration konnte sogar annähernd das theoretische
Maximum von 2 Mol Pyruvat/Mol Glucose erreicht werden . Ein weiterer Vorteil des in dieser
Arbeit beschriebenen Prozesses ist, dass auf den Einsatz teurer Vitamine wie Thiamin,
Liponsäure oder Nicotinamid verzichtet werden kann, die bei den Prozessen mit T. glabrata
oder liponsäureauxotrophen E. coli-Stämmen essentiell sind .
B . Zelié erreichte bei Fed-Batch-Fermentationsexperimenten mit YYC202ldhA einen
maximalen Pyruvat-Titer von -700 mM Pyruvat (62 gll) mit einer Raum-Zeit-Ausbeute von
42 g Pyruvat 1-1 d -1 , die deutlich höher lag als z .B . bei der Pyruvat-Produktion mit
vitaminauxotrophen T. glabrata-Stämmen, bei der maximal 32,7 g Pyruvat 1-1 d-1 gebildet
wurden (Miyata et al ., 2000) . Bei repetitive Fed-Batch-Fermentationen mit YYC202ldhA
konnte die Raum-Zeit-Ausbeute sogar auf 145 g Pyruvat 1 -1 d -1 erhöht werden, die Pyruvat-
Ausbeute betrug hierbei 1,74 Mol Pyruvat/Mol Glucose (Tab . 23) .
Sowohl bei E. coli als auch bei T. glabrata lagen die maximal erreichten Pyruvat-
Konzentrationen bei etwa 700 mM (Li et al., 2000 ; Li et al ., 2001b) . Im Fall von E. coli
YYC202ldhA konnte B . Zelié zeigen, dass die Zellen nach Abtrennung des Pyruvats wieder
in der Lage waren, Pyruvat zu bilden . Die Pyruvat-Konzentration von -700 mM hemmte also
einen oder mehrere Schritte bei der Umsetzung von Glucose zu Pyruvat, führte aber nicht zu
einer irreversiblen Schädigung der Zellen . Eine Möglichkeit zur Vermeidung der Pyruvat-
Hemmung bietet eine integrierte Aufarbeitung des Pyruvats . Tatsächlich gelang dies mit E.
coli YYC202ldhA durch Integration einer Elektrodialyse-Einheit (B . Zelié, unveröffentlicht) .