m i t Escherichia coli - Forschungszentrum Jülich

5.3 Vergleich der Produktion mit verschiedenen Stämmen
Überflussstoffwechsel mit der Bildung von Acetat. Auch unter limitierten Bedingungen
mit sehr geringen Glucosekonzentrationen wurde das Substrat in die Zelle aufgenommen
und Wachstum und Produktion erfolgten [Gerigk u. a. 2002a]. Das Phosphotransferase-
System ist ein sehr affines System (Km=3-10 µmol/l) [Postma u. a. 1993]. Im Gegensatz
dazu ist die Affinität des Glucose-Facilitators gegenüber Glucose deutlich geringer
(Km=4,1 mmol/l [Weisser 1996]). Bei der Glucoseaufnahme über den Glucose-Facilitator
unter Glucose-limitierten Bedingungen erfolgte daher keine Produktion. Zudem wurde bei
einer hohen Glucosekonzentration von 30 g/l keine nennenswerte Acetatbildung festgestellt.
Bei der Glucoseaufnahme mittels erleichterter Diffusion wurden höhere Mindest-
Glucosekonzentrationen zur L-Phenylalanin-Produktion benötigt als bei Glucoseaufnahme
über das Phosphotransferase-System. Demzufolge ergab sich ein deutlicher Unterschied
zwischen den Systemen. Die geringe Acetatbildung stellte einen Vorteil für die
Prozessführung dar. Eine genaue Glucoseregelung wäre voraussichtlich nicht notwendig,
solange ausreichend Glucose vorhanden ist.
5.3.2 Produktion von L-Phenylalanin und Intermediaten
Theoretisch sollte die Versorgung mit dem Vorläufermetaboliten PEP in dem
PTS(-)-Stamm verbessert sein, da bei der Glucoseaufnahme kein PEP verbraucht
wurde. Eine mögliche Limitierung durch PEP sollte damit aufgehoben sein und
eine verstärkte Produktion von Intermediaten des Aromatenbiosyntheseweges und
L-Phenylalanin sollte die Folge sein. Die Konzentrationen von L-Phenylalanin, den
Intermediaten des Aromatenbiosyntheseweges und Acetat, die Raum-Zeit-Ausbeute und
die Produkt-Glucose-Selektivitäten sind Tab. 5.1 zu entnehmen.
Der Stamm 4pF81 bildete deutlich mehr L-Phenylalanin als der Stamm 20pMK12, da der
Fluss durch den Aromatenbiosyntheseweg höher war. Für andere Stämme war bereits von
Gerigk gezeigt worden, dass eine Überexpression von AroB und AroL zu einer verstärkten
L-Phenylalanin-Produktion führte [Gerigk 2001]. So waren auch die Raum-Zeit-Ausbeute,
die maximale diffentielle Selektivität und die integrale L-Phenylalanin-Glucose-Selektivität
am Ende der Fermentation bei dem Stamm 4pF81 deutlich besser. Der Stamm 20pMK12
bildete dagegen mehr DAH(P), 3-DHS und Shikimat. Ein Vergleich der integralen molaren
Tab. 5.1: Vergleich der Konzentrationen von Intermediaten aus dem Aromatenbiosyntheseweg,
L-Phenylalanin und Acetat (Ace), der Raum-Zeit-Ausbeute und der Selektivitäten
von Stämmen mit unterschiedlichen Glucoseaufnahmesystemen bei 5 g/l Glucose; die
integrale und die maximale differentielle molare L-Phenylalanin-Glucose-Selektivität sowie
die Selektivität der Summe aller Metabolite des Aromatenbiosyntheseweges (L-Phe,
DAH(P), 3-DHS und Shikimat (Shi)) bezogen auf Glucose in mol Kohlenstoff sind angegeben
(n.a.: nicht angegeben), Daten des Stamms 4pF20 aus [Gerigk 2001].
Stamm L-Phe DAH(P) 3-DHS Shi Ace RZA (30h) Y P/S Y P/S Y Aro/S
Int. Int. Diff. Int.
[g/l] [g/l] [g/l] [g/l] [g/l] [g/(l*h)] [mol%] [mol%] [C-mol%]
4pF81 34 0 2 1,4 21 1,05 14,5 20,8 23,5
20pMK12 28,6 5,6 1,5 3,6 4,03 0,78 12 18,5 22,8
4pF20 32,2 12 n.a. 5,8 4,74 0,8 13 n.a. n.a.
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