PUB - Publikationen an der Universität Bielefeld

Das generelle Ziel dieser Arbeit besteht darin, alternative Wege für die in der biotechnischen Industrie anfallenden Abfallströme an bakterieller Biomasse zu entwickeln. Die Idee ist, durch den Aufschluss der Bakterien deren Inhaltsstoffe freizusetzen und in Form eines löslichen Lysates in den Fermentationsprozess als Mediumskomponente zurückzuführen. Für die Untersuchungen wurden drei Organismen mit ganz unterschiedlichen Eigenschaften herangezogen. Begonnen wurde mit einem Klebsiella planticola-Stamm. Für weitere Untersuchungen kam mit dem Escherichia coli-Stamm B-3996 ein L-Threoninproduzent zum Einsatz. Als drittes wurde mit dem Bacillus licheniformis-Stamm P300, ein Vertreter der Gram-positiven Bakterien, gearbeitet. Mit ihm wurde ein Hochleistungsstamm zur Produktion der alkalischen Protease Subtilisin Carlsberg genutzt. Durch die Wahl der Stämme, der Medien und der Kultivierungsbedingungen wurden industrienahe und somit für die Praxis relevante Systeme untersucht. Eines der Hauptziele der Arbeiten liegt darin, eine effiziente Methode für die Lyse des jeweiligen Organismus zu finden. Dabei spielt neben den verfahrenstechnischen und ökonomischen Anforderungen an das Lyseverfahren auch die Lysatqualität eine Rolle. Wichtige Faktoren für eine spätere mögliche industrielle Realisierung werden u.a. die effiziente Prozessierung großer Stoffströme unter Einsatz eines Minimums an stofflichen und energetischen Ressourcen sein. Außerdem werden eine gleichbleibende Qualität der Lysate und die daraus resultierende reproduzierbare Prozessführung eine entscheidende Rolle spielen. Die hergestellten Lysate wurden durch eine eingehende Lysatanalytik charakterisiert. Im Vordergrund stehen hier die Bestimmung des Kohlenstoff- und Stickstoffgehaltes und die Bestimmung des Aminosäurespektrums. Zahlreiche weitere Parameter runden die Analytik auf Seite der Lysate ab. Innerhalb dieses Arbeitsblockes erfolgt auch ein Vergleich mit konventionell eingesetzten komplexen Substraten. Zur Überprüfung der Eignung der Lysate als Mediumsbestandteil wurden zunächst Kultivierungen auf den jeweiligen Originalmedien durchgeführt. Durch eine genaue Auswertung dieser Kultivierungen wurde eine Beurteilungsgrundlage geschaffen, die einen Vergleich mit Kultivierungen mit Lysat zulässt. Abschließend wurde durch Kultivierungen mit Lysat, bei denen sowohl unterschiedliche Komponenten als auch deren Menge durch bakterielles Lysat ersetzt wurden, der Einfluss dieses Lysats auf wichtige Prozessgrößen wie spezifische Wachstumsgeschwindigkeiten, Produktivitäten oder Ertragskoeffizienten beurteilt. Der Einfluss des Lysateinsatzes wurde dabei über mehrere zyklische Rückführungen verfolgt.