m i t Escherichia coli - Forschungszentrum Jülich

6.2 Untersuchungen zum Abbruch der Produktion während des Prozesses
ungefähr 30 g/l Biomasse gebildet werden konnten.
Zur Identifizierung einer möglichen Phosphatlimitierung im Medium wurde eine Fermentation
mit kontinuierlicher Phosphatzugabe durchgeführt. Dazu wurden ab t = 12 h
0,75 g/h KH2PO4 dosiert. Die insgesamt dosierte Phosphatmenge entsprach 110 % des am
Anfang der Fermentation vorgelegten Phosphats. Für das Experiment wurde der Stamm
E. coli 4pF69 verwendet, der die Gene aroF, pheA* und aroL plasmidkodiert enthielt.
Der Stamm E. coli 4pF81, bei dem durch zusätzliche Überexpressions des Gens aroB kein
DAH(P), ein Intermediat der Aromatenbiosynthese, gebildet wurde, stand zum Zeitpunkt
des Experiments noch nicht zur Verfügung 1 . Für die Online-Glucosemessung wurde das
System mit Filtrationsumlauf und OLGA verwendet. Die Phosphatkonzentration in den
Proben wurde mittels eines Schnelltest gemessen (siehe Abschnitt A.3.1).
Einen Vergleich der Phosphatkonzentration und der Biomasse-spezifischen Produktbildungsraten
bei einem Experiment mit und einem ohne Phosphatzugabe zeigt Abb. 6.6.
Phosphat konnte in beiden Experimenten bis t = 25 h im Fermentationsüberstand nachgewiesen
werden. Danach war ohne Phosphatdosierung kein Phosphat mehr nachweisbar.
Die untere Nachweisgrenze lag bei 0,002 g/l. Bei kontinuierlicher Phosphatzugabe waren
bis zum Ende der Fermentation 0,007-0,03 g/l Phosphat nachweisbar. Unabhängig von der
Phosphatkonzentration sank die Produktbildung ab t = 35 h auf Null, bzw. annähernd
Null ab. Daher konnte eine Limitierung durch Phosphat als Ursache des Abbruchs der
Produktion ausgeschlossen werden. Zudem ist E. coli in der Lage, Phosphat in Form von
Polyphosphaten intrazellulär zu speichern [Lengeler u. a. 1999], so dass auch dann, wenn
Phosphat nicht nachweisbar war, wahrscheinlich ausreichend Phosphat in der Zelle vorlag.
In kontinuierlicher Kultur wirkte sich eine Phosphatlimitierung sogar positiv auf die
Produktion aus [Choi und Tribe 1982], [Park und Rogers 1986].
Phosphat [g/l]
10
1
0.1
0.01
Phosphat-Zugabe (4pF69)
Referenz (4pF81)
1E-3
0 10 20 30 40 50
Zeit [h]
� [mmol/(g*h)]
0.60
0.45
0.30
0.15
Phosphat-Zugabe (4pF69)
Referenz (4pF81)
0.00
0 10 20 30 40 50
Zeit [h]
Abb. 6.6: Verlauf der Phosphatkonzentrationen und der Biomasse-spezifischen Produktbildungsraten
in Fermentationen ohne (E. coli 4pF81) und mit Zugabe von Phosphat
(E. coli 4pF69)
1 Weitere Informationen zum Stamm E. coli 4pF69, siehe [Gerigk 2001].
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