m i t Escherichia coli - Forschungszentrum Jülich

6 Untersuchungen zum Einfluss
verschiedener
Fermentationsparameter auf den
Prozess
Um den in Abschnitt 5.1 beschriebenen Prozess zu verbessern und Einflüsse auf den Prozessverlauf
und die Produktion zu identifizieren, wurden Parameter wie Temperatur, pH-
Wert und Medium untersucht. Die Ergebnisse werden in diesem Kapitel vorgestellt. Alle
Experimente wurden mit dem Stamm E. coli 4pF81 durchgeführt, wenn nicht anders angegeben.
Die Prozessführung erfolgte entsprechend der Beschreibung in Abschnitt 4.3.4.
Änderungen werden in den einzelnen Abschnitten beschrieben.
6.1 Einfluss von Temperatur und pH-Wert auf die
L-Phenylalanin-Produktion
Das Wachstum von E. coli ist bei einer Temperatur von 37 ◦ C optimal. Bei niedrigerer
Temperatur laufen chemische und enzymatische Reaktionen in der Zelle langsamer ab,
so dass die Wachstumsgeschwindigkeit abnimmt. Bei höherer Temperatur können Zellbestandteile
geschädigt werden [Ingraham und Marr 1996]. Das Temperaturoptimum der
DAHP-Synthase, dem Eingangsenzym der Aromatenbiosynthese, liegt in vitro-Versuchen
zufolge bei 33 ◦ C. Bei dieser Temperatur ist das Enzym stabil und aktiver als bei einer
Temperatur von 37 ◦ C [Jossek 2000]. Daher wurden Experimente durchgeführt, bei denen
die Temperatur von 37 ◦ C in der Wachstumsphase auf 33 ◦ C in der Produktionsphase
gesenkt wurde. Dadurch sollte gleiches Wachstum gewährleistet und der Einfluss auf die
L-Phenylalanin-Produktion untersucht werden.
Als zweiter Parameter wurde der pH-Wert untersucht. Bei einem pH-Wert zwischen
6 und 8 wächst E. coli mit maximaler Wachstumsrate. Der pH-Wert beeinflusst die
Reaktionsraten verschiedenster Reaktionen. Enzyme funktionieren nur in einem kleinen
pH-Bereich optimal [Ingraham und Marr 1996]. Daher wurde die Produktion bei einem
pH-Wert von 6,5 und 6,9 untersucht.
Die Bedingungen in der Wachstumsphase waren 37 ◦ C und pH 6.5. Erst am Ende der
Wachstumsphase, d.h. nach ungefähr 14 Stunden, wurde pH 6,9 eingestellt, um Wachstum
unter den gleichen Bedingungen zu ermöglichen und den Einfluss auf die Produktion
deutlich machen zu können. Zudem sollte am Anfang ein pH >6,7 vermieden werden, da
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