DE3889294T2 - Fermentation mit gesteuerter Wachstumsgeschwindigkeit. - Google Patents

Fermentation mit gesteuerter Wachstumsgeschwindigkeit.

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Description

  • Bei den in großem Maßstab durchgeführten Fermentationsverfahren ist es üblich, die Fermentation chargenweise durchzuführen. In einem solchen Verfahren wird die Ausgangskultur in einen Fermentor gebracht, der bereits sämtliche der Nährstoffe enthält, um die gewünschte End-Zellmasse zu erhalten.
  • Im Falle vieler chargenweise durchgeführten Fermentationen sind die hohen Konzentrationen an den zu Beginn vorliegenden Ausgangsmaterialien nachteilig für das optimale Wachstum der Mikroorganismen. Als Folge hiervon ist das sogekannte Fed-Batch-Verfahren üblich geworden. Im Falle eines solchen Verfahrens werden die Nährstoffe in dem Maße zugesetzt, in dem die Fermentation fortschreitet, um die Zellmasse zu verbessern, die erzeugt wird, oder die Wachstumsgeschwindigkeit oder andere Parameter.
  • Der Fortschritt der rekombinanten DNA-Technologie hat eine zusätzliche Aufmerksamkeit auf Fermentationsverfahren gerichtet. Die exogene DNA befindet sich gewöhnlich in einem Mikroorganismus, der in einem Fermentor gezüchtet werden muß, um das gewünschte Produkt zu erzeugen. Während der Wachstumsphase oder später wird die exogene DNA exprimiert und das gewünschte Produkt erzeugt.
  • Gewöhnlich ist der Wirts-Mikroorganismus ein Escherichia coli oder ein Saccharomyces cerevisiae, obgleich damit begonnen wird, bestimmte Bacillus-, Pseudomonas- und Streptomyces-Spezies zu verwenden. Unglücklicherweise jedoch erzeugen diese Mikroorganismen, wenn sie bei maximal erzielbarer Geschwindigkeit gezüchtet werden, unerwünschte Nebenprodukte. Diese Nebenprodukte führen nicht nur zu einer Diversion des Ausgangsmaterials und der Energie, sondern begrenzen schließlich auch die Menge an Zellen, die erzeugt werden können und auch die Geschwindigkeit, mit der sie erzeugt werden.
  • Im Falle von E. coli beispielsweise ist es bekannt, daß ein ungehemmtes Wachstum Essigsäure erzeugt, die wie wir befunden haben, die logarithmische Wachstumsphase des Mikroorganismus vorzeitig beendet. Wünschenswert wäre es deshalb, wenn die logarithmische Wachstumsphase des Mikroorganismus verlängert werden könnte, insbesondere wenn das gewünschte Produkt während dieser Phase erzeugt wird.
  • Die Steuerung des Verfahrens durch Überwachung der erzeugten Essigsäure ist nicht praktisch. Zunächst sind analytische Verfahren für eine On-Line-Messung von Acetat nicht in zufriedenstellendem Maße entwickelt worden. Von größerer Bedeutung ist jedoch, daß wir gefunden haben, daß in der Zeit, in der Acetat festgestellt wurde, sich die Physiologie des Mikroorganismus bereits geändert hat und daß geringere als optimale Ergebnisse erzielt werden, wenn die Überwachung zu diesem Zeitpunkt erfolgt.
  • In einer Arbeit von Zabriskie und Acuri, Factors influencing productivity offermentations employing recombinant microorganisms, veröffentlicht in Enzyme Microb. Technol., Band 8, Seiten 706-717 (1986) wird darauf hingewiesen, daß Verbesserungen im Falle dieses Fermentationstyps erreicht werden können, wenn die Wachtstumsgeschwindigkeit auf weniger als den maximalen Wert beschränkt wird. Um dies zu erreichen, wird Kohlenstoff-Lieferant mit einer konstanten Geschwindigkeit zugeführt, die unter der Geschwindigkeit liegt, bei der eine maximale Wachstumsgeschwindigkeit erfolgt. Im Falle einer solchen Verfahrensweise unterliegt die Wachstumsgeschwindigkeit einer dauernden Veränderung, obgleich sie stets unter dem maximal erzielbaren Wert zu jedem beliebigen Zeitpunkt liegen mag.
  • Wie die Überschrift aussagt, beschreiben Allen und Luli in einer Arbeit A Gradient-Feed Process for Obtaining High Cell Densities for Recombinant E. Coli., (1985) ein Verfahren, bei dem die Einspeisgeschwindigkeit im Falle eines Fed-Batch-Fermentationsverfahrens im Verlaufe der Fermentation verändert wird. Periodisch durchgeführte Off-Line-Messungen der Glukose und der Zelldichte wurden dazu angewandt, um einen Algorithmus auf den neuesten Stand zu bringen, der dazu angewandt wurde, um die Einspeisgeschwindigkeit zu berechnen.
  • Sachdienliche Merkmale von Fig. 4 dieser Literaturstelle werden hier in Fig. 2 reproduziert. Im Falle dieser typischen Fermentation gemäß Allen und Luli, werden drei verschiedene Wachstumsgeschwindigkeiten beobachtet. Ferner war die Acetat-Erzeugung, obwohl geringer als in einer unkontrollierten Fermentation, beträchtlich. Die überschüssige Glukose war während eines großen Teils der Fermentation bedeutend. Schließlich erfordert das Verfahren die dauernde Beobachtung durch Betriebspersonal, und das Verfahren läßt sich nur schwer mit reproduzierbaren Ergebnissen durchführen. Es ist offensichtlich, daß,obwohl das Verfahren von Allen und Luli eine Verbesserung gegenüber dem Stande der Technik darstellt, dennoch weitere Verbesserungen im Falle des Fed-Batch-Verfahrens für Mikroorganismen wünschenswert sind.
  • Infolgedessen besteht das durch die vorliegende Erfindung gelöste Problem darin, ein Fed-Batch-Verfahren bereitzustellen, das die Produktion eines das Wachstum behindernden Nebenproduktes wesentlich reduziert oder eliminiert, und zwar so lange wie möglich, unter Verlängerung der logarithmischen Wachstumsphase.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fed-Batch- Verfahren für die Fermentation eines Mikroorganismus bereitgestellt, bei dem ein Kohlenstofflieferant während des Verfahrens zugesetzt wird, wobei das Verfahren die folgenden Stufen aufweist:
  • 1) kontinuierliche Messung der Menge an Kohlendioxid, die während der Fermentation erzeugt wird,
  • 2) Berechnung der spezifischen Wachstumsrate des Mikroorganismus aus dem erzeugten Kohlendioxid, und
  • 3) Aufrechterhaltung einer im wesentlichen konstanten spezifischen Wachstumsgeschwindigkeit, die geringer ist als die Wachstumsgeschwindigkeit, die sich ergibt bei einer hemmenden Akkumulation eines Nebenproduktes durch Veränderung der Einspeisgeschwindigkeit des Kohlenstofflieferanten.
  • Die Fermentation von E. coli ist für die vorliegende Erfindung illustrativ. Ist während der Fermentation von E. coli die Wachstumsgeschwindigkeit im wesentlichen konstant und liegt sie stets unterhalb des Grades, bei dem Acetat erzeugt wird, so schreitet die logarithmische Wachstumsphase fort, bis andere Faktoren als das Acetat das Wachstum beschränken. Dies führt zu einer viel längeren logarithmischen Wachstumsphase. Eine längere logarithmische Wachstumsphase führt zu einer höheren Zelldichte und zu einer verbesserten Produkterzeugung, und zwar insbesondere dann, wenn das Produkt während der Wachstumsphase erzeugt wird. Zusätzlich wird, da ein unerwünschtes Nebenprodukt nicht erzeugt wird, die Ausbeute des Verfahrens verbessert. Kein Kohlenstoff wird zur Acetatproduktion abgezweigt. Da ferner kein Acetat erzeugt wird, treten weniger Probleme hinsichtlich der Verwertung des verbrauchten Mediums auf. Schließlich ist die Steuerung des Verfahrens durch Anwendung einer Kohlendioxidmessung leichter als im Falle der Anwendung der Off-Line-Glukose- und Zelldichtemessung. Eine Steuerung auf Basis von Kohlendioxid kann leicht On-Line sowie automatisch mittels eines Computers erfolgen.
  • Fig. 1 ist eine Aufzeichnung von sachdienlichen Daten von einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung. Aufgetragen ist das Wachstum von E. coli, die Menge von Acetat in der Fermentationsbrühe und von Glukose in der Fermentationsbrühe in Abhängigkeit von der Zeit.
  • Fig. 2 ist eine Aufzeichnung ähnlich von Fig. 1 mit der Ausnahme, daß es sich um das Verfahren von Allen und Luli gemäß der oben zitierten Literaturstelle handelt und infolgedessen nicht illustrativ für die vorliegende Erfindung ist.
  • Fig. 3 ist eine schematische Darstellung der auf Kohlendioxid beruhenden Feed-Back-Steuerung, die im Falle der Erfindung angewandt wird.
  • In der folgenden Beschreibung werden Details im Falle der Fermentation von E. coli diskutiert, wobei das das Wachstum inhibierende Nebenprodukt Acetat ist. Festzustellen ist jedoch, daß die Erfindung auf ein Verfahren unter Verwendung eines beliebigen Mikroorganismus gerichtet ist, einschließlich beispielsweise auf Verfahren mit Spezies der Genera Saccharomyces, z. B. cerevisiae, Bacillus Pseudomonas und Streptomyces. Obgleich die Betonung der vorliegenden Beschreibung auf der inhibierenden Wirkung von Acetat liegt, ist festzustellen, daß die Erfindung dazu angewandt werden kann, um den Effekt von anderen inhibierenden Materialien zu reduzieren, wie z. B. von anderen organischen Säuren.
  • Fig. 1 ist eine Aufzeichnung der Ergebnisse eines typischen Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Details bezüglich der Fermentation, bei der diese Ergebnisse erzielt wurden, werden in Beispiel 1 beschrieben. Es ist darauf hinzuweisen, daß nach einer kurzen anfänglichen Wachstumsperiode hoher Geschwindigkeit (nicht aufgezeichnet) die Wachstumsgeschwindigkeit konstant blieb. Während des Verfahrens wurden dem Medium Proben entnommen und auf Acetat und Glukose analysiert. Beide dieser Materialien blieben auf einem niedrigen Niveau während des Verfahrens.
  • Fig. 1 steht im Gegensatz zu Fig. 2, die aus den Daten der oben zitierten Literaturstelle von Allen und Luli reproduziert wurde. Das bekannte Verfahren schließt ebenfalls das Wachstum von E. coli ein und verändert die Zufuhrgeschwindigkeit des Kohlenstofflieferanten. Die Einspeisgeschwindigkeit wurde jedoch auf Grund von Off-Line-Messungen von Glukose und der Zelldichte verändert. Es wurde kein Versuch unternommen, um eine konstante Wachstumsgeschwindigkeit zu erreichen. Vielmehr wurde die Wachstumsgeschwindigkeit periodisch reduziert, in einem Versuch, um die erzeugte Acetatmenge zu vermindern. Als Folge dieser Form der Steuerung wurden drei Wachstumsgeschwindigkeiten beobachtet und es wurden merkliche Mengen an Acetat erzeugt. Zusätzlich enthielt das Medium zu verschiedenen Zeitpunkten überschüssige Glukose.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die spezifische Wachstumsrate bei einer praktisch konstanten Geschwindigkeit gehalten, und zwar durch Veränderung der Einspeisgeschwindigkeit. Steigt die spezifische Wachstumsgeschwindigkeit auf über die gewünschte Menge an, so wird die Einspeisgeschwindigkeit vermindert. Liegt umgekehrt die Wachstumsrate unterhalb der gewünschten Menge, so wird die Einspeisgeschwindigkeit erhöht.
  • Die spezifische Wachstumsgeschwindigkeit wird definiert als die vorliegende Wachstumsgeschwindigkeit, dividiert durch die gesamte Wachstumsmenge, die bis zu dem vorliegenden Zeitpunkt aufgetreten ist. Die spezifische Wachstumsgeschwindigkeit hat somit die Einheiten von 1/Zeit. Im Falle der Erfindung wurde angenommen, daß die Geschwindigkeit der Kohlendioxiderzeugung direkt proportional ist der Wachstumsgeschwindigkeit und entsprechend daß die Gesamtmenge an erzeugtem Kohlendioxid direkt proportional ist der gesamten Wachstumsmenge. Dies bedeutet, daß die spezifische Wachstumsgeschwindigkeit konstant unter Anwendung der Kohlendioxid-Daten gesteuert werden kann.
  • Kohlendioxid, das in einem Fermentor erzeugt wird, wird üblicherweise gemessen, weshalb diese Messung im Rahmen des Könnens des Fachmannes liegt. Eine Methode beruht auf der Anwendung eines On-Line-Massenspektrometers.
  • Die Wachstumsgeschwindigkeit wird bei einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit aufrechterhalten, die geringer ist als die Geschwindigkeit, bei der eine inhibierende Akkumulation eines das Wachstum hindernden Nebenproduktes auftritt. Die genaue Wachstumsgeschwindigkeit, die in dem Verfahren angewandt wird, hängt von dem Mikroorganismus ab, der gezüchtet wird. Selbst innerhalb einer besonderen Spezies, z. B. E. coli, variiert die genaue gewünschte Geschwindigkeit von Stamm zu Stamm und hängt ferner ab von dem angewandten Medium. Es muß infolgedessen experimentell ermittelt werden. Methoden zur Bestimmung der Wachstumsgeschwindigkeit, bei welcher inhibierende Produkte erzeugt werden, sind bekannt. Im Falle einer typischen Methode wird der Mikroorganismus in einem kontinuierlichen Reaktor unter Gleichgewichtsbedingungen gezüchtet.
  • Dies ist im Stande der Technik bekannt als ein Chemostat. Chemostaten erfordern lange Zeitspannen, um zu einem Gleichgewicht zu gelangen und eignen sich infolgedessen nicht für kommerzielle Zwecke.
  • Das Chemostat-Wachstum eines Stammes von rekombinantem E. coli, das die Wachstumsgeschwindigkeit veranschaulicht, bei der eine Erzeugung von Acetat beginnt, wurde publiziert und veranschaulicht ein Verfahren zur Bestimmung der gewünschten Wachstumsgeschwindigkeit in dem Fed- Batch-Verfahren der Erfindung. Verwiesen wird auf die Arbeit von Fiescho und Ritch, publiziert in Chem. Eng. Commun., 45 229-240, 1986. Schwellenwert-Wachstumsgeschwindigkeiten im Falle anderer Mikroorganismen, die andere das Wachstum inhibierende Nebenprodukte erzeugen können, können in ähnlicher Weise bestimmt werden.
  • Alternativ kann das vorliegende gesteuerte Wachstumsgeschwindigkeitsverfahren dazu verwendet werden, um die genaue Wachstumsgeschwindigkeit für folgende Fermentationen zu bestimmen. Wird beispielsweise im Falle einer ausgewählten Wachstumsgeschwindigkeit in einem speziellen Fermentationsprozeß überschüssiges inhibierendes Nebenprodukt erzeugt, so kann eine nachfolgende Fermentation bei einer etwas geringeren Wachstumsgeschwindigkeit durchgeführt werden.
  • Zu bemerken ist, daß eine Wachstumsgeschwindigkeit, die etwas höher ist als die Wachstumsgeschwindigkeit, bei der keine inhibierende Nebenprodukte erzeugt werden, in manchen Fällen angewandt werden kann. Was wesentlich ist, ist, daß das Inhibierende Nebenprodukt mit einer solchen Geschwindigkeit erzeugt wird, daß es nicht akkumuliert wird zu inhibierenden Konzentrationen im Verlaufe der Fermentation. In den meisten Fällen wird es wünschenswert sein, eine Wachstumsgeschwindigkeit auszuwählen, derart, daß kein inhibierendes Nebenprodukt erzeugt wird.
  • Im Falle der Fig. 3 wird ein Block-Diagramm der Ausrüstung gezeigt, die zur Durchführung der Steuerung geeignet ist, die Teil der vorliegenden Erfindung ist. Gezeigt wird ein Kohlendioxid-Meßgerät 10, bei dem es sich beispielsweise um ein Massenspektrometer handeln kann. An der Ausgangsseite dieses Gerätes befindet sich ein Computer 20, der Mittel für die Berechnung der spezifischen Wachstumsgeschwindigkeit (SGR) 21 aufweist und logistische Mittel 22 für die Steuerung des Verfahrens. Die logistischen Mittel 22 können bestehen aus einem Proportional Integral Controller (PIC), der die Einspeispumpe 40 steuert. Von dem Kohlendioxid, das in dem Fermentor 50 erzeugt wird, wird dann eine Probe durch das Kohlendioxid-Messgerät 10 entnommen, wodurch der Steuer- Kreislauf vervollständigt wird.
  • Im Falle der chargenweisen Fermentation gemäß der Erfindung ist das Medium, das zur Züchtung des Mikroorganismus verwendet wird, nicht kritisch. Jede beliebige Kombination von Bestandteilen kann verwendet werden, von der gefunden wurde, daß sie für das Wachstum des speziellen Mikroorganismus geeignet ist. Es ist zweckmäßig, daß das Verhältnis der Bestandteile in dem Nährmedium derart ist, daß das erhaltene Medium, das ich in dem Fermentor befindet, bezüglich des Kohlenstofflieferanten wesentlich beschränkt ist, so daß eine auf Kohlendioxid beruhende Steuerung effektiv ist. Eine Optimierung des Mediums liegt im Rahmen des Könnens des Fachmannes. Die Anfangsmenge an Kohlenstofflieferant im Fermentor zu Beginn sollte niedrig sein, so daß die Wachstumsgeschwindigkeit früh in den gewünschten Steuerbereich des Verfahrens fällt.
  • Andere Parameter, von denen bekannt ist, daß sie für Fermentationen wichtig sind, werden in üblicher Weise gesteuert. Beispielsweise ist es wünschenswert, eine pH-Werts-Steuerung durchzuführen, eine Steuerung des gelösten Sauerstoffes und eine Temperatursteuerung.
  • Die Erfindung ist besonders geeignet in dem Falle, in dem ein nützliches Produkt durch den Mikroorganismus während der Wachstumsphase erzeugt wird, da die Wachstumsphase erfindungsgemäß ausgedehnt wird. Viele Produkte, die durch exogene DNA erzeugt werden, fallen unter diese Kategorie. Da jedoch höhere End-Zelldichten erzielt werden, ist die Erfindung ferner für die Fälle geeignet, in denen das gewünschte Produkt während einer späteren stationären Phase erzeugt wird oder einfach ausgedrückt, wo es erwünscht ist, den Mikroorganismus in hohen Zelldichten zu erzeugen.
  • Im Falle einer Ausführungsform wird die Erfindung mit einem Mikroorganismus durchgeführt, der exogene DNA für die Erzeugung von Biotin enthält. Ein derartiger rekombinanter Mikroorganismus ist E. coli BM4062, der das Plasmid pKa5 enthält, wie er in der PCT-Anmeldung 8 701 391 vom 12. März 1987 beschrieben wird. Unter Anwendung der Erfindung wurden Biotin-Produktivitäten von 2,2 mg/L-Stunde erreicht, im Vergleich zu Produktivitäten von 1,0 mg/L-Stunde im Falle eines üblichen Fed-Batch-Verfahrens. Chemostat-Experimente zeigten, daß kein Acetat durch diesen Mikroorganismus erzeugt wurde, wenn die spezifische Wachstumsgeschwindigkeit unter etwa 0,1/Stunde bei 30ºC gehalten wurde. Lediglich eine geringe Menge an Acetat wurde bei einer spezifischen Wachstumsgeschwindigkeit von 0,2/Stunde erzeugt.
  • Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung weiter veranschaulichen.
  • BEISPIEL 1
  • Es wurde eine Impfkultur für die Inokulation eines Produktions-Fed-Batch-Fermentors hergestellt. Dieses Verfahren wurde ausgewählt, um die Erzeugung von Acetat während der Anfangsphase des Prozesses auf ein Minimum zu reduzieren. Ein Kolben, der 500 mL des Tankmediums wie unten beschrieben enthielt, wurde inokuliert mit 0,5 mL eines gefroreren Fläschchens, das E. coli BM4062 enthielt mit dem Plasmid pKa5. Dieser Kolben wurde inkubiert unter Rühren bei 200 Umdrehungen pro Minute 16 Stunden lang bei 30ºC.
  • Die optische Dichte der erhaltenen Kultur wurde beobachtet, und eine Probe der Kultur von ausreichender Größe, derart, daß das Produkt der optischen Dichte und die mL der Probe 140 betrug (später als mLOD bezeichnet) wurde dazu verwendet, um einen zweiten Kolben zu inokulieren, der weitere 500 mL des Tankmediums enthielt. Dies Präparat wurde wiederum unter Rühren 16 Stunden lang bei 30ºC inkubiert.
  • Eine Probe, die 1960 mLOD enthielt, wurde dann dazu verwendet, um einen 14 Liter fassenden Fed-Batch-Fermentor zu inokulieren, der 5 Liter des Tankmediums enthielt.
  • Der Fed-Batch-Fermentor war mit der Ausrüstung ausgerüstet, die oben im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben wurde. Die spezifische Wachstumsgeschwindigkeit, errechnet nach dem entwickelten Kohlendioxid, wurde mittels eines proportionalen integralen Steuerungsgerätes überwacht, das' sich in einem Steuerungssystem vom Typ Hewlett Packard A-600 real-time process computer control system befand. Der proportionale integrale Algorithmus war das digitale Äquivalent des folgenden:
  • Ausgang = K C ε + Ki εdt
  • Der Konstrollinstrumentfehler ε wurde erhalten durch Abziehen der errechneten spezifischen Wachstumsgeschwindigkeit (von der Kohlendioxidentwicklung), von der gewünschten spezifischen Wachstumsgeschwindigkeitseinstellung. Der Ausgang aus dem Kontrollinstrument wurde dazu verwendet, um die Geschwindigkeit des Einspeismediums zu verändern, das dem Fermentor zugeführt wurde. Kc ist der proportionale Gewinn (in diesem Beispiel auf 10 eingestellt), und Ki ist der integrale Gewinn (in diesem Beispiel auf 0,1 eingestellt). Der Fermentor wurde ferner mit einem üblichen pH-Meßgerät ausgerüstet, ferner einem Gerät zur Überwachung von gelöstem Sauerstoff und der Temperatur.
  • Da der Fermentor zu Beginn eine Menge an Glukose enthält, fällt die Wachstumsgeschwindigkeit nicht in den steuerbaren Bereich von etwa 4 Stunden. Nach dieser Zeitspanne hält das Kohlendioxid-Steuerungssystem, das im Vorstehenden beschrieben wurde, die spezifische Wachstumsgeschwindigkeit wischen 0,15 und 0,20/Stunde. Wenn die optische Dichte des Materials im Fermentor 20 erreichte, wurde die Temperatur auf 37ºC erhöht, um die Kopie-Anzahl des Plasmids in dem Mikroorganismus zu erhöhen. Die Acetatmenge, die bei dieser Wachstumsgeschwindigkeit erzeugt wurde, war minimal. (Die maximale Acetat-Konzentration, die erreicht wurde, lag lediglich bei 0,4 g/L nach 34 Stunden.)
  • Die Zusammensetzungen des Tankmediums und des Einspeismediums waren wie folgt: TABELLE I Zusammensetzung der Medien Tank-Medien Einspeis-Medien Glukose Methionin Thiamin·HCl Histidin Vitamin-Lösung Spurenmetalle Ampicillin Alanin Folsäure Pyridoxin·HCl Riboflavin Pantothensäure Calcium Salz Nicotinsäure Spurenmetall-Lösung Na&sub3; Citrat·2H&sub2;O
  • Die Ergebnisse sind in Fig. 1 zusammengestellt. Die logarithmische Wachstumsphase setzte sich über 34 Stunden lang fort, und die Zellen erreichten eine optische Dichte von 110. (Im Falle der Figur sind Zellen-Trockengewichte aufgetragen. Die Beziehung zwischen Zellen-Trockengewicht und optischer Dichte ist ein Faktor von etwa 2. Dies bedeutet, daß beispielsweise, wenn das Zellen-Trockengewicht 60 beträgt, die entsprechende optische Dichte des entsprechenden Fermentationsmediums bei etwa 120 liegt.) Die Biotin-Produktion lag im Mittel bei 2,2 mg/L-Stunde.
  • BEISPIEL 2
  • Dies ist ein Vergleichsbeispiel.
  • Beispiel 1 wurde wiederholt bis zu dem Punkt, an dem die Impfkultur in den Fed-Batch-Fermentor eingebracht wurde. Die Fermentation wurde durchgeführt. Anstatt jedoch die Wachstumsgeschwindigkeit zu überwachen, war die Einspeisgeschwindigkeit gerade genügend, um eine stoichiometrische Menge an Glukose, bezogen auf den Kohlendioxidverbrauch, zuzuführen.
  • Die Ergebnisse waren derart, daß sich die logarithfische Wachstumsphase lediglich etwa 20 Stunden lang fortsetzte, daß die Zellen eine optische Dichte von lediglich etwa 60 erreichten und daß die Biotin-Produktion im Mittel bei lediglich etwa 1,0 g/L-Stunde lag, bei einer Fermentationsdauer von 34 Stunden. Die Acetat-Produktion war während der ersten 15 Stunden des Verfahrens beträchtlich.

Claims (4)

1. Fed-Batch-Verfahren für die Fermentation eines Mikroorganismus, bei dem ein Kohlenstofflieferant während des Verfahrens zugegeben wird, wobei das Verfahren die folgenden Stufen einschließt:
1) kontinuierliches Messen der Menge an Kohlendioxid, das während der Fermentation erzeugt wird,
2) Berechnung der spezifischen Wachstumsgeschwindigkeit des Mikroorganismus aus dem erzeugten Kohlendioxid, und
3) Aufrechterhaltung einer im wesentlichen spezifischen Wachstumsgeschwindigkeit, die geringer ist als die Wachstumsgeschwindigkeit, die bei einer hemmenden Akkumulation eines Nebenproduktes durch Veränderung der Einspeisgeschwindigkeit des Kohlenstofflieferanten resultiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Mikroorganismus exogene DNA enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Mikroorganismus ein Stamm von E. coli ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Mikroorganismus ein gewünschtes Produkt während der Wachstumsphase erzeugt.
DE3889294T 1987-11-09 1988-11-08 Fermentation mit gesteuerter Wachstumsgeschwindigkeit. Revoked DE3889294T2 (de)

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