m i t Escherichia coli - Forschungszentrum Jülich

5 Einfluss von Glucoseaufnahmesystemen auf die Produktion
In dieser Darstellung ist zu erkennen, dass bei höherer Glucosekonzentration insgesamt
mehr Glucose aufgenommen wurde. Die Glucoseaufnahme über den Glucose-Facilitator
wurde durch den Substratgradienten angetrieben. Demzufolge sollte die Glucoseaufnahme
bei einer höheren Glucosekonzentration höher sein. Die gebildeten Mengen Biomasse
und L-Phenylalanin waren im Rahmen der Messungenauigkeiten bei beiden Fermentationen
gleich (vgl. Abschnitt A.1). Die sich ergebende integrale L-Phenylalanin-Glucose-
Selektivität der Fermentationen mit Glucoseüberschuss lag nach 50 h bei 11,9 mol/mol %
(5 g/l) und 10,3 mol/mol % (30 g/l). Die Menge an gebildetem Kohlendioxid hingegen
war bei 30 g/l Glucose höher als bei 5 g/l Glucose. Diesen Ergebnissen zufolge nahmen
die Zellen bei höherer Glucosekonzentration etwas mehr Glucose auf. Diese zusätzliche
Menge wurde aber nicht in L-Phenylalanin umgesetzt, sondern in Kohlendioxid. Es war
anzunehmen, dass die dabei gewonnene Energie in anderen, nicht Wachstums-assoziierten
Prozessen verwendet wurde [Neidhardt 1996].
5.2.2 Einfluss der Induktion
Versuche zur Induktion in Schüttelkolben hatten ergeben, dass eine Induktorkonzentration
von 10 µmol/l zu gutem Wachstum führte, eine Induktorkonzentration von 100 µmol/l
jedoch negative Auswirkungen hatte [Sprenger 2001]. Zur weitergehenden Untersuchung
des Einflusses der Induktorkonzentration auf Wachstum und L-Phenylalanin-Produktion
wurden Fermentationen im Zulaufverfahren im Sixfors vario durchgeführt. Damit waren
höhere Biomassekonzentrationen erreichbar als im Schüttelkolben. Der Fermentationsprozess
wurde durchgeführt wie in Abschnitt 4.2.3 beschrieben. Induziert wurde mit
10, 25 und 50 µmol/l IPTG. Abb. 5.10 zeigt die Unterschiede der optischen Dichte
und der L-Phenylalanin-Produktion. Bei gleicher L-Tyrosin-Zufuhr wuchsen die Zellen
abhängig von der Induktorkonzentration bis zu unterschiedlicher maximaler optischer Dichte.
Die höchste optische Dichte wurde bei der geringsten IPTG-Konzentration erreicht. Das
Wachstum wurde demzufolge durch höhere Induktorkonzentrationen beeinträchtigt. Die
L-Phenylalanin-Konzentration erreichte den höchsten Wert von 145 mmol/l bei Induktion
mit 25 µmol/l IPTG. Acetat wurde nicht gebildet.
OD 620
75
60
45
30
15
10 �mol/l
25 �mol/l
50 �mol/l
0
0 10 20 30 40 50
Zeit [h]
L-Phenylalanin [mmol/l]
150
120
90
60
30
10 �mol/l
25 �mol/l
50 �mol/l
Induktion
0
0 10 20 30 40 50
Zeit [h]
Abb. 5.10: Verlauf von optischer Dichte und L-Phenylalanin-Konzentration während einer
Fermentation im Sixfors vario bei unterschiedlichen Induktorkonzentrationen (E. coli
20pMK12)
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