m i t Escherichia coli - Forschungszentrum Jülich

6 Einfluss verschiedener Fermentationsparameter auf den Prozess
Inhibierung durch L-Phenylalanin hin. In vitro-Experimenten von Jossek [Jossek 2000]
zufolge wurde die Enzymaktivität der L-Tyrosin-sensitiven DAHP-Synthase, dem Eingangsenzym
der Aromatenbiosynthese, durch erhöhte L-Phenylalanin-Konzentrationen
herabgesetzt. Bei einer Konzentration von 20 mmol/l (3 g/l) L-Phenylalanin wurde die
Aktivität um 64 % reduziert 2 . Der von Jossek verwendete Assay war für die Untersuchung
des Einflusses höherer L-Phenylalanin-Konzentrationen nicht geeignet. Daher wurden
Untersuchungen zur möglicherweise durch L-Phenylalanin in Konzentrationen von 180-
200 mmol/l verursachten Inhibierung durchgeführt, die in diesem Abschnitt vorgestellt
werden.
Zur Identifizierung einer Produktinhibierung wurde die L-Phenylalanin-Konzentration
in einer Fermentation durch Zugabe einer hochkonzentrierten L-Phenylalanin-Suspension
sprunghaft erhöht. Die Zugabe erfolgte nach dem Ende der Wachstumsphase, da das
Wachstum der Zellen durch L-Phenylalanin-Konzentrationen über dem physiologischen Niveau
gehemmt wird [Gerigk 2001]. Zugegeben wurden 900 ml L-Phenylalanin-Suspension
mit einer Konzentration von ≈600 mmol/l (100 g/l) bei t = 21, 5 h. Bei einer zu
diesem Zeitpunkt im Bioreaktor angenommenen Konzentration von ungefähr 120 mmol/l
sollte durch die Zugabe eine Konzentration in der Größenordnung von 180-200 mmol/l
L-Phenylalanin erreicht werden, die vorab als möglicherweise inhibierend identifiziert
worden war.
Abb. 6.9 zeigt den Verlauf der L-Phenylalanin-Konzentration bei einer Fermentation
ohne L-Phenylalanin-Zugabe im Vergleich zu der Fermentation mit Zugabe der
L-Phenylalanin-Suspension. Die L-Phenylalanin-Konzentration vor der Zugabe lag bei
146 mmol/l. Nach der Zugabe lag sie bei 180 mmol/l. Bei Einrechnung der Verdünnung
durch die Zugabe entsprach der Konzentrationsanstieg der zugegebenen Menge von
2 Die gegen Feedback-Inhibierung resistente DAHP-Synthase, kodiert durch das Gen aroF* wurde in
in vitro-Experimenten bei 20 mmol/l (3 g/l) L-Phenylalanin um 30 % reduziert [Jossek 2000], bei
60 mmol/l (10 g/l) L-Phenylalanin um 50 % [Backman u. a. 1990].
L-Phenylalanin [mmol/l]
240
180
120
60
Phe-Zugabe
Referenz
Phe-Zugabe
0
0 10 20 30 40 50
Zeit [h]
�[mmol/(g*h)]
0.8
0.6
0.4
0.2
Phe-Zugabe
Referenz
Phe-Zugabe
0.0
0 10 20 30 40 50
Zeit [h]
Abb. 6.9: L-Phenylalanin-Konzentrationen und Biomasse-spezifische Produktbildungsraten
bei einer Fermentationen ohne (Referenz) und einer Fermentation mit L-Phenylalanin-
Zugabe während der Produktionsphase
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