m i t Escherichia coli - Forschungszentrum Jülich

Kohlenstoffverteilung [mol %]
100
80
60
40
20
5.1 Phosphotransferase-System zur Glucoseaufnahme
0
0 10 20 30 40 50
Zeit [h]
BTM
CO 2
L-Phenylalanin
Shikimat
3-DHS
Acetat
Abb. 5.3: Prozentuale Kohlenstoffverteilung des verbrauchten Kohlenstoffs auf die Produkte
integriert über den Prozessverlauf (E. coli 4pF81)
bei niedrigen Biomassekonzentrationen fehlerhaft. Am Anfang der Fermentation waren die
niedrigen Werte der Abgasanalytik aufgrund der unzureichenden Empfindlichkeit des Sensors
der Abgasanalytik ebenfalls fehlerhaft. Diese hatten Einfluss auf die Berechnung der
Kohlendioxidmenge. In der Produktionsphase konnte die Bilanz zu 93–97 % geschlossen
werden. In HPLC-Messungen und 1 H-NMR-Messungen konnten keine weiteren Metabolite
in größeren Konzentrationen gefunden werden, durch die diese Bilanzlücke hätte geschlossen
werden können. Die tatsächliche Zusammensetzung der Biomasse entsprach jedoch
möglicherweise nicht der angenommenen Zusammensetzung oder sie unterlag Schwankungen
über den Fermentationsverlauf, was nicht überprüft wurde. Zudem wurde zur Vereinfachung
im Bioreaktor gelöstes Kohlendioxid nicht in die Bilanz einbezogen, da die
Menge in Abhängigkeit von Parametern wie Druck, pH-Wert und dem durch die Belüftung
ausgetriebenen Kohlendioxid hätte ermittelt werden müssen. Zudem lag der Anteil des
gelösten Kohlendioxids an der Gesamtbilanz in der Größenordnung von 0,1 % 1 und war somit
vernachlässigbar. Insgesamt summierten sich bei der Berechnung der molaren Anteile
die Fehler der einzelnen Messungen. Insbesondere der Fehler bei der Kohlendioxidmessung
hatte einen großen Einfluss, da der Anteil des Kohlendioxids bei 50 % lag. Daher
konnte angenommen werden, dass die Abweichung von 100 % auf Messungenauigkeiten
zurückzuführen war und die Kohlenstoffbilanz geschlossen war (vgl. [Converty u. a. 2002],
[Schell u. a. 2002]).
5.1.3 Systeme zur Online-Glucosemessung
Für eine optimale Prozessführung, die Reproduzierbarkeit und Vergleichbarkeit der
Fermentationen war eine Regelung der Glucosekonzentration notwendig. Eine Limitierung
1 Die in Wasser gelöste Menge Kohlendioxid wurde über den Anteil im Abgas während der Produktion
bei einer Temperatur von 25 ◦ C und 0,5 bar Überdruck abgeschätzt.
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