Parallel-Laborfermentersystem
Zusammenfassung der Projektergebnisse
1. Optimierung der fermentativen Herstellung des mikrobiellen Polysaccharides aus einem neu isolierten Paenibacillus polymyxa: Die Herstellung des von einem neu isolierten P. polymyxa Stamm gebildete Exopolysaccharid (EPS) wurde mittels Design of Experiments (DOE) hinsichtlich Prozessparameter und Medienbestandteilen optimiert. Prozessparameter wie Begasungsstrategie und Batch-, oder Konti-Betrieb in Verbindung mit der der evaluierten Medienzusammensetzung führten zu einer optimierten Exopolysaccharidausbeute. 2. Optimierung der fermentativen Herstellung eines mikrobiellen Polysaccharides aus Pseudomonas sp. und Sclerotium rolfsii auf Lignocellulosehydrolysaten: Die Herstellung des von einem neu isolierten P. fluoreszens Stamm gebildete EPS wurde hinsichtlich Prozessparameter und Medienbestandteilen auf der Basis von Lignocellulosehydrolysaten (LCH) optimiert. Zusätzlich wurde der Einfluss auf die Produktbildung verschiedenster Inhibitoren getestet. Mit S. rolfsii wurden LCH und einzelne Fraktionen aus der Vorbehandlung von Reisstroh auf ihre Eignung als Substrat zur Produktion von Scleroglukan hin untersucht. Dabei kamen sowohl die Separierte Hydrolyse und Fermentation (SHF) und die Simultane Verzuckerung und Fermentation (SSF) zum Einsatz. Das DasGip-System erlaubte hier eine vergleichende Betrachtung der Fermentationsbedingungen. 3. Optimierung zur Herstellung von Alkohol Dehydrogenasen und Aldehyd Dehydrogenase: Die Aldehyd Dehydrogenase aus Thermoplasma acidophilum und die Alkohol Dehydrogenasen aus E. coli wurde hinsichtlich ihrer Löslichkeit und Expressionsrate bei heterologer Expression unter verschiedenen Bedingungen in Parallelansätzen untersucht. 4. Untersuchungen zur Fermentation von Kozakia baliensis: Ein neue isolierter Kozaklia baliensis Stamm wurde auf die Verwertung verschiedenster C-Quellen hin untersucht Und das Genom sequenziert. Dabei stand vor allem die Säurebildung im Vordergrund. Anhand der Verwendung verschiedenster C-Quellen konnte eine Strategie zur Vermeidung von hohen Säurekonzentrationen bei gleichzeitigem Verlust an C-Quelle erreicht werden. 5. Vergleichende Fermentation von Schizophyllum commune und Sclerotium rolfsii: Die beiden β-Glukan Produzenten S. rolfsii und S. commune wurden auf ihre Produktion der korrespondierenden Glukane Scleroglucan und Schizophyllan hin untersucht. Unter identischen Produktionsbedingungen wurden die EPS produziert und auf Ihren Produkttiter und Eigenschaften der gebildeten Glukane hin untersucht. Hier zeigte sich das eine online Meßmethoder der β-Glukane unerlässlich ist, welche sich gerade in der Entwicklung befindet. 6. Herstellung verschiedener (gentechnisch veränderter) mikrobieller Exopolysaccharide für Interkalationsuntersuchungen in Layered-double-hydroxydes: Für Interkalationsversuchen in layered-double-hydroxides in Zementanwendungen wurden verschiedenste Mikrobielle EPS unter vergleichenden Bedingungen im DasGip System hergestellt. 7. Fermentative Herstellung von 2,3-Butandiol: Orientierende Versuche zur Fermentation vor dem Hintergrund der Begasung und Durchmischung viskoser Fermentationsmedien wurden vorgenommen. 8. Produktion von Ethanol aus ägyptischem Reisstroh mittels S. cerevisiae (SHF und SSF): Die fermentative Gewinnung von Ethanol auf hydrothermal vorbehandeltem ägyptischem Reisstroh wurde untersucht. Im DasGip konnten verschiedene Fermentationsstrategien (SSF und SHF) sowie Medienzusammensetzungen vergleichend getestet werden. Ziel war unter anderem, ein kostengünstiges Abfallsubstrat auf seine Eignung als Ersatzmedium zu prüfen. 9. Optimierung der Prozessparameter und Prozessführung zur biotransformatischen Herstellung von Dicarbonsäuren mittels Candida tropicalis: Die Biotransformation mittels ruhender Zellen von Candida tropicalis von Fettsäuren hin zu Dicarbonsäuren wurde im DasGip System optimiert. Anhand der vergleichenden Ansätze wurde eine optimierte Prozessführung (DO, pH-Shift, C-Quellen, Wachstumsphase, Temperatur) etabliert und hohe Produkttiter erreicht.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Cell-free metabolic engineering - Production of chemicals via minimized reaction cascades. ChemSusChem 5 (2012): 2165-2172
Guterl J.K., Garbe D., Carsten J., Steffler F., Sommer B., Reiße S., Philipp A., Haack M., Rühmann B., Kettling U., Brück T., Sieber V.
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Enhanced fed-batch fermentation of 2,3-butanediol by Paenibacillus polymyxa. Bioresource Technology 124 (2012), 237-244
Häßler, T., Schieder, D., Pfaller, R., Faulstich, M., Sieber, V.
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Intercalation of the Microbial Biopolymers Welan Gum and EPS I into Layered Double Hydroxides. Z. Naturforsch. 2012, 67b, 479 - 487
Plank J; Ng S, Foraita S
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Novel CAD-like enzymes from Escherichia coli K-12 as additional tools in chemical production. Applied Microbiology and Biotechnology 97 (2012): 5815-5824
Pick A., Rühmann B., Schmid J., Sieber V.
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Improvement of a thermostable aldehyde dehydrogenase by directed evolution for application in Synthetic Cascade Biomanufacturing. Enzyme and Microbial Technology 53 (2013): 307-314
Steffler F., Guterl J.K., Sieber V.
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Draft Genome Sequence of Kozakia baliensis SR-745, the First Sequenced Kozakia Strain from the Family Acetobacteraceae. Genome Announcement. 2 (3) (2014):e00594-14
Schmid J, Koenig S, Pick A, Steffler F, Yoshida S, Miyamoto K, Sieber V
