m i t Escherichia coli - Forschungszentrum Jülich

7.2 Fermentationsprozess mit integrierter Reaktivextraktion von L-Phenylalanin
Die Experimente zeigten, dass sich eine integrierte Extraktion positiv auf die Produktion
von L-Phenylalanin auswirkte, wenn ein zu hoher Eintrag an Carrier vermieden wurde.
Einerseits konnte die Steigerung der Selektivität und die Verlängerung der Produktbildungsphase
durch die positive Wirkung von D2EHPA auf die Zellen ausgelöst werden.
Andererseits konnte dies auf die Abtrennung des L-Phenylalanins, die dadurch niedrige
Konzentration im Bioreaktor und folglich eine verbesserte Aktivität der DAHP-Synthase
zurückzuführen sein. Wahrscheinlich war eine Kombination von beidem verantwortlich für
die Verbesserungen.
Verglichen mit dem Ansatz von Maaß u. a. [Maaß u. a. 2002] und Gerigk u. a.
[Gerigk u. a. 2002b], bei dem Hohlfasermembranmodule anstelle von Zentrifugalextraktoren
eingesetzt wurden, wurde eine vergleichbare Steigerung der Selektivität um 28 %
(relativ) erreicht. Die Produktkonzentration konnte mit dem hier dargestellten Ansatz
von 34 g/l auf 45,5 g/l gesteigert werden (34 % relativ), wohingegen bei dem Ansatz
mit Hohlfasermembranmodulen annähernd keine Steigerung erreicht werden konnte (von
29 g/l auf 32 g/l). Bei der Extraktion in Zentrifugen wurde eine höhere Konzentration
im Akzeptor erreicht (60 g/l anstelle von 38 g/l). Damit war das Volumen für die
weitere Aufarbeitung relativ betrachtet niedriger. Insgesamt wurde hier die Hälfte des
produzierten L-Phenylalanins extrahiert, während bei der Extraktion in Hohlfasermembranmodulen
nur 27 % extrahiert wurden. Überdies war die volumetrische Extraktionsrate
mit Zentrifugalextraktoren deutlich höher als bei dem Ansatz mit Hohlfasermodulen:
1,19–1,47 g/(l·h) im Vergleich zu 0,3–0,5 g/(l·h). Dies entsprach einem Faktor von drei.
Verglichen mit einem von Konstantinov u. a. [Konstantinov u. a. 1990] beschriebenen
Fermentationsprozess zur L-Phenylalanin-Produktion konnte in dem integrierten Ansatz
die gleiche L-Phenylalanin-Konzentration mit ungefähr 25 % niedriger Biomasse erreicht
werden. Die Raum-Zeit-Ausbeute lag mit 0,91 g/(l·h) über den veröffentlichten Werten
von 0,85 g/(l·h). Darüber hinaus ist der Vorteil des integrierten Prozesses in der simultanen
Produktaufarbeitung zu sehen. Die Hälfte des produzierten L-Phenylalanin lag nach
50 Stunden bereits relativ aufgereinigt und aufkonzentriert in Schwefelsäure vor.
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