m i t Escherichia coli - Forschungszentrum Jülich

Int. Y L-Phe/Gluc [mol/mol %]
16
12
8
4
0
t Prozess =13,5 h
10 25
IPTG [µM]
50
5.3 Vergleich der Produktion mit verschiedenen Stämmen
Int. Y L-Phe/Gluc [mol/mol %]
16
12
8
4
0
t Prozess =49,5 h
10 25
IPTG [µM]
50
Abb. 5.11: Integrale L-Phenylalanin-Glucose-Selektivität nach 13,5 und 49,5 Prozessstunden
bei Fermentationen im Sixfors vario bei unterschiedlichen Induktorkonzentrationen
(E. coli 20pMK12)
Die integrale L-Phenylalanin-Glucose-Selektivität war am Anfang der Produktionsphase
nach 13,5 Stunden mit ≈5,5 mol/mol % bei allen Fermentationen ungefähr gleich. Am
Ende der Fermentationen lag die integrale Selektivität mit 15,7 % bei 25 µmol/l IPTG
am höchsten. Bei Induktion mit 50 µmol/l IPTG lag sie bei 13,6 % und bei 10 µmol/l
IPTG bei 11,4 % (siehe Abb. 5.11). Obwohl die maximal erreichte optische Dichte mit
zunehmender IPTG-Konzentration stärker beeinträchtigt wurde, wurden bei einer Induktorkonzentration
von 25 µmol/l die höchste L-Phenylalanin-Konzentration und Selektivät
erreicht. Das konnte darin begründet liegen, dass die Gene zur L-Phenylalanin-Produktion
bei niedrigerer Induktor-Konzentration nicht ausreichend exprimiert wurden. Bei höherer
Induktor-Konzentration hingegen wirkte sich die hohe Expression des Glucose-Facilitators,
eines heterologen Proteins, auf Dauer möglicherweise negativ auf den Stoffwechsel der Zellen
und damit die Produktbildung aus [Neubauer u. a. 2003]. Eine verbesserte Produktion
konnte diesen Ergebnissen zufolge mit einer Induktorkonzentration von 25 µmol/l erreicht
werden. Zur weitergehenden Untersuchung des Einflusses der Induktion wären entsprechende
Versuche im 20 l Bioreaktor unter definierten Bedingungen notwenig, die im Rahmen
dieser Arbeit nicht durchgeführt wurden, da der PTS(-)-Stamm nicht für die weitere Prozessentwicklung
verwendet wurde (vgl. Abschnitt 5.3).
5.3 Vergleich der Produktion mit verschiedenen Stämmen
In den Abschnitten 5.1 und 5.2 wurden Untersuchungen mit dem PTS(+)-Stamm 4pF81
und dem PTS(-)-Stamm 20pMK12 vorgestellt. Diese Stämme unterschieden sich außer in
dem System zur Glucoseaufnahme auch in der Expression von Genen des Aromatenbiosyntheseweges.
Die genetischen Veränderungen der Stämme sind in Abb. 5.12 dargestellt.
Zusätzlich ist der PTS(+)-Stamm 4pF20 abgebildet. Die L-Phenylalanin-Produktion
mit diesem PTS(+)-Stamm mit Veränderungen im Aromatenbiosyntheseweg, vergleichbar
mit denen des Stamms 20pMK12, wurde von Gerigk [Gerigk 2001] untersucht.
Bei diesem Stamm wurden wie bei dem Stamm 20pMK12 nur die Chorismatmutase/Prephenatdehydratase
und die DAHP-Synthase plasmidkodiert exprimiert. In beiden
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