m i t Escherichia coli - Forschungszentrum Jülich

6 Einfluss verschiedener Fermentationsparameter auf den Prozess
Einfluss des Mediums
Neben Phosphat konnten theoretisch auch andere Mediumbestandteile limitierend sein.
Daher wurde der Einfluss des Mediums auf die Produktion von L-Phenylalanin in Fermentationen
mit unterschiedlichen Biomassekonzentrationen untersucht. Bei Verwendung
der gleichen Mediumzusammensetzung wurde der Anteil der für die Biomassebildung
benötigten Substrate durch eine geringere End-Biomassekonzentration reduziert und sollte
demzufolge für die Produktion von L-Phenylalanin zur Verfügung stehen. Eine mögliche
Limitierung durch Medienbestandteile sollte somit aufgehoben werden. Fermentationen
wurden bei einer Biotrockenmasse von BTM=20 g/l (OD620 = 40), BTM=25 g/l
(OD620 = 60) und BTM=30 g/l (OD620 = 80) in der Produktionsphase durchgeführt. Für
die Online-Glucosemessung wurde bei der Fermentation mit einer BTM=25 g/l das System
mit Filtrationsumlauf und OLGA verwendet. Für die beiden anderen Experimente wurde
das Process Trace System verwendet. Um die gewünschte optische Dichte einzustellen,
wurde die L-Tyrosin-Zufuhr, durch die das Wachstum geregelt wurde, zu entsprechend
früheren Zeitpunkten auf ein Minimum ausreichend für den Erhaltungsstoffwechsel
reduziert.
Der Verlauf der Biomassekonzentration und die Biomasse-spezifischen Produktbildungsraten
sind in Abb. 6.7 dargestellt. Die vorgegebenen Biomassekonzentrationen wurden
nach ungefähr 12–17 Stunden erreicht. Die Abnahme gegen Ende der Fermentationen
beruhte auf der Verdünnung im Zulaufbetrieb. Schwankungen in den Werten waren auf
Messungenauigkeiten zurückzuführen (vgl. Abschnitt A.1). Auch die Unterschiede der
Produktbildungsraten während der Wachstumsphase waren auf fehlerhafte Messungen
zurückzuführen. Es wurde deutlich, dass die Produktbildungsraten bei allen drei Fermentationen
gegen Ende der Fermentation abnahmen. Die Abnahme trat jedoch zeitlich
versetzt ein, bei 30 g/l BTM bereits nach ≈22 h, bei 25 g/l BTM nach ≈25 h und bei
20 g/l BTM erst gegen Ende der Fermentation.
Die L-Phenylalanin-Konzentration erreichte am Ende der Fermentationen bei allen
Biomassekonzentrationen relativ ähnliche Werte. Die Werte lagen bei 186 mmol/l (20 g/l,
Biotrockenmasse [g/l]
36
30
24
18
12
6
BTM 20 g/l
BTM 25 g/l
BTM 30 g/l
0
0 10 20 30 40 50
Zeit [h]
�[mmol/(g*h)]
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
BTM 20 g/l
BTM 25 g/l
BTM 30 g/l
0.0
0 10 20 30 40 50
Zeit [h]
Abb. 6.7: Verlauf der Biomassekonzentration in Fermentationen bei Zugabe unterschiedlicher
Mengen L-Tyrosin und Verlauf der Biomasse-spezifischen Produktbildungsraten
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