Blaesen, Markus: Untersuchungen zur Lyse und Rückführung bakterieller Biomasse als Medienbestandteil in den Fermentationsprozess. 2006
Inhalt
- 1 Einleitung
- 2 Theoretischer Hintergrund
- 2.1 Mikrobielle Biomasseabfälle und deren Entsorgung
- 2.2 Alternative Wege zur Verwendung mikrobieller Biomasse-abfälle
- 2.3 Zusammensetzung bakterieller Biomasse
- 2.4 Zellaufschlussverfahren für den industriellen Maßstab
- 2.4.1 Zellaufschluss und dessen Messung
- 2.4.2 Hochdruckaufschluss
- 2.4.3 Chemische Hydrolyse
- 2.4.4 Autolyse
- 2.5 Projektbeschreibungen
- 3 Material
- 3.1 Geräte
- 3.2 Chemikalien
- 3.3 Bakterienstämme
- 3.4 Medien und Stammhaltung
- 3.4.1 Medien zur Kultivierung von Klebsiella planticola
- 3.4.2 Medien zur Kultivierung von Escherichia coli B-3996
- 3.4.3 Medien zur Kultivierung von Bacillus licheniformis P300
- 3.4.4 Stammhaltung
- 3.5 Bioreaktoren
- 4 Methoden
- 4.1 Kultivierungsparameter
- 4.2 Zellernte
- 4.3 Fermentationsanalytik
- 4.3.1 Übersicht
- 4.3.2 Bestimmung der optischen Dichte
- 4.3.3 Bestimmung der Biotrockenmassekonzentration
- 4.3.4 Bestimmung der Zellzahldichte
- 4.3.5 Bestimmung der segregativen Plasmidstabilität
- 4.3.6 Enzymatische Glucose- und Saccharosebestimmung
- 4.3.7 Bestimmung der Glycerinkonzentration
- 4.3.8 DNS-Methode zur Bestimmung der Konzentration an reduzierenden Zuckern
- 4.3.9 L-Threonin-Nachweis durch Hochleistungsflüsssigkeits-chromatographie
- 4.3.10 Bestimmung der α-Aminogruppenkonzentration
- 4.3.11 Bestimmung der Proteaseaktivität
- 4.3.12 Bestimmung des Kohlenstoff- und Stickstoffgehaltes
- 4.3.13 Proteinbestimmung mit dem modifizierten Bradford-Test
- 4.3.14 Qualitativer Proteinnachweis mittels Disk-SDS-PAGE
- 4.3.15 Qualitativer Nukleinsäurenachweis
- 4.4 Lyseverfahren
- 4.5 Lysatanalytik
- 4.5.1 Proteinbestimmung mit dem modifizierten Bradford-Test
- 4.5.2 Bestimmung der Feststoffkonzentration
- 4.5.3 Bestimmung der Acetatkonzentration
- 4.5.4 Bestimmung des Kohlenstoff- und Stickstoffgehaltes
- 4.5.5 Bestimmung des Aminosäurespektrums
- 4.5.6 Bestimmung der DNA-Konzentration
- 4.5.7 Qualitativer Proteinnachweis mittels Disk-SDS-PAGE
- 5 Ergebnisse und Diskussion - Klebsiella planticola
- 5.1 Fermentationen zur Biomassegewinnung auf TB-Medium
- 5.2 Lyseversuche
- 5.2.1 Ermittlung der optimalen Passagenanzahl und des optimalen Aufschlussdruckes für die Klebsiella planticola-Zellen bei Verwendung des Hochdruckhomogenisators
- 5.2.2 Autolyse nach Hochdruckaufschluss unter Variation des pH
- 5.2.3 Enzymatische Lyse nach Hochdruckaufschluss unter Variation der Enzymkonzentration
- 5.2.4 Alkalische und saure Hydrolyse ganzer Zellen
- 5.2.5 Alkalische und saure Hydrolyse nach Hochdruckaufschluss
- 5.2.6 Zusammenfassende Betrachtung der Lyseversuche
- 5.3 Fermentationen von Klebsiella planticola auf einem halbsynthetischen Medium
- 5.4 Bilanzierungen für die Fermentationen von Klebsiella planticola auf einem halbsynthetischen Medium
- 5.5 Lysatanalytik
- 5.6 Fermentationen mit Lysat
- 5.7 Zusammenfassung
- 6 Ergebnisse und Diskussion - Escherichia coli B-3996
- 6.1 Fermentationen zur Biomassegewinnung
- 6.2 Lyseversuche
- 6.2.1 Autolyse ganzer Zellen unter Variation des pH
- 6.2.2 Ermittlung der optimalen Passagenanzahl und des optimalen Aufschlussdruckes für die Escherichia coli-Zellen bei Verwendung des Hochdruckhomogenisators
- 6.2.3 Autolyse nach Hochdruckaufschluss unter Variation des pH
- 6.2.4 Enzymatische Lyse nach Hochdruckaufschluss unter Variation der Enzymkonzentration
- 6.2.5 Enzymatische Lyse ohne Hochdruckaufschluss
- 6.2.6 Enzymatische Lyse mittels zweier Enzyme nach Hochdruckaufschluss
- 6.2.7 Alkalische und saure Hydrolyse ganzer Zellen
- 6.2.8 Alkalische und saure Hydrolyse nach Hochdruckaufschluss
- 6.2.9 Zusammenfassende Betrachtung der Lyseversuche
- 6.3 Fermentationen von Escherichia coli B-3996 auf dem halbsynthetischen Medium A1-160
- 6.4 Bilanzierungen für die Fermentationen von Escherichia coli B-3996 auf dem halbsynthetischen Medium A1-160
- 6.5 Lysatanalytik
- 6.6 Fermentationen auf dem halbsynthetischen Medium A1-160 mit Lysat
- 6.7 Rückführung der Biomasse über mehrere Zyklen
- 6.8 Zusammenfassung
- 7 Ergebnisse und Diskussion - Bacillus licheniformis P300
- 7.1 Biomassegewinnung
- 7.2 Lyseversuche
- 7.2.1 Ermittlung der optimalen Passagenanzahl und des optimalen Aufschlussdruckes für die Bacillus licheniformis-Zellen bei Verwendung des Hochdruckhomogenisators
- 7.2.2 Autolyse unter Variation des pH
- 7.2.3 Autolyse nach Hochdruckaufschluss unter Variation des pH - Teilversuch 1
- 7.2.4 Autolyse nach Hochdruckaufschluss unter Variation des pH - Teilversuch 2
- 7.2.5 Alkalische Hydrolyse ganzer Zellen
- 7.2.6 Zusammenfassende Betrachtung der Lyseversuche
- 7.3 Kultivierungen auf dem Produktionsmedium
- 7.4 Bilanzierungen für die Fermentationen von Bacillus licheniformis P300 auf dem KF-Medium
- 7.5 Lysatherstellung und -analytik
- 7.6 Kultivierungen mit Lysat
- 7.7 Zusammenfassung
- 8 Zusammenfassung
- 9 Literaturverzeichnis
- 10 Anhang
- 10.1 Formelzeichen
- 10.2 Griechische Formelzeichen
- 10.3 Indices
- 10.4 Abkürzungen
- 10.5 Aminosäurennomenklatur nach IUPAC
- 10.6 Tabellen
- 11 Lebenslauf
- 12 Publikationen