Feedback

Charakterisierung und Optimierung eines neuartigen Bakterienstammes zur Herstellung von Bernsteinsäure

Bromann, Sarah GND

Bernsteinsäure (BS) ist ein wichtiger Grundbaustein der Chemie und findet als biobasierte Chemikalie weitreichende Anwendung. Aufgrund ihrer Eigenschaft als vielversprechende Plattformchemikalie dient sie als Rohstoff für verschiedene industriell produzierte Chemikalien und Polymere, vor allem als Basis für die Herstellung von Polyestern und Polyamiden. In den letzten Jahren wurden bereits viele Studien zur biotechnischen Produktion von BS hervorgebracht, in denen hohe Endkonzentrationen und Ertragskoeffizienten erreicht wurden. Ein entscheidender Vorteil, der sich aus der Verwendung von Wildtyp-Stämmen für diesen Prozess ergibt, ist, dass nachwachsende Rohstoffe zumeist die natürlichen Substrate der Mikroorganismen darstellen und so hohe Umwandlungsraten erzielt werden können. In dieser Arbeit wird ein bisher unbekannter Bodenorganismus für die biotechnische Produktion von BS verwendet. Relevant für die Bernsteinsäurebildung der aus Wildtyp-Stämmen bestehenden Mischkultur DSM 32268 ist ein neuartiger Organismus, der der Klasse Actinobacteria zuzuordnen ist. Infolgedessen wurde eine Isolierung des bernsteinsäurebildenden Organismus aus der Mischkultur DSM 32268 angestrebt. Dazu werden zahlreiche mikrobiologische Analyseverfahren angewandt. Hierbei wurde herausgestellt, dass es sich bei der Mischkultur DSM 32268 um eine mikrobielle Gemeinschaft handelt, wobei die Actinobacteria-Spezies auf die Interaktion des zweiten Stammes angewiesen ist. Unter mikroaerophilen Bedingungen und bei Verwendung von Glycerin und MgCO3 bildet die Mischkultur im Satzbetrieb als Hauptprodukt BS mit 85,4 g/L, bei einem Ertragskoeffizienten von 0,9 g/g und einer Gesamt-Produktivität von 0,25 g/(L*h). Ein mikroaerophiles Milieu wird dabei durch das Kultivierungssystem Laborflasche mit Kanüle gewährleistet. Daneben sind aber auch die Probenahmehäufigkeit, das Verhältnis Arbeits- zu Nennvolumen der Laborflaschen sowie die Schüttelfrequenz entscheidend für die Effizienz des Prozesses. Ebenso von Bedeutung für die Bernsteinsäurebildung der Mischkultur ist der Komplexmedienbestandteil Hefeextrakt. Die darin enthaltenen Aminosäuren und B-Vitamine wurden analysiert. Durch deren Supplementierung wird die Produktion zum Teil begünstigt. Eine Kostenreduktion des Prozesses wird durch die Verwendung von Rohglycerin der geringsten Aufarbeitungsstufe erzielt. Hiermit kann eine annähernd genauso effiziente Bernsteinsäureproduktion wie mit Pharmaglycerin realisiert werden.

Succinic acid (SA) is an important building block chemical and is widely used as a bio-based chemical. Due to its properties as a promising platform chemical, it serves as a raw material for various industrially produced chemicals and polymers, especially as the basis for the production of polyesters and polyamides. In recent years, many studies on the biotechnical production of SA have already been produced, in which high final concentrations and yield coefficients have been achieved. A decisive advantage resulting from the use of wild-type strains for this process is that renewable raw materials usually represent the natural substrates of the microorganisms and thus high conversion rates can be achieved. In this work, a previously unknown soil organism is used for the biotechnical production of SA. Relevant for the formation of succinic acid in the mixed culture DSM 32268, consisting of wild-type strains, is a novel organism, which can be assigned to the Actinobacteria class. As a result, an isolation of the succinic acid-forming organism from the mixed culture DSM 32268 was aimed at. Numerous microbiological analysis methods are used for this purpose. It was found that the mixed culture DSM 32268 is a microbial community, with the Actinobacteria species relying on the interaction of the second strain. Under microaerophilic conditions and with the use of glycerol and MgCO3, the mixed culture forms in batch fermentation SA with 85.4 g/L as the main product with a yield coefficient of 0.9 g/g and a total productivity of 0.25 g/(L*h). A microaerophilic environment is ensured by the cultivation system laboratory bottle with cannula. In addition, the sampling frequency, the ratio of working to nominal volume of the laboratory bottles as well as the shaking frequency are decisive for the efficiency of the process. The complex media component yeast extract is also important for the formation of succinic acid of the mixed culture. The amino acids and B-vitamins contained therein were analyzed. Supplementing them partially favors production. The process is reduced in cost by using crude glycerol at the lowest processing stage. Thus, a succinic acid production can be realized almost as efficient as with pharmaceutical glycerol.

Cite

Citation style:
Bromann, S., 2020. Charakterisierung und Optimierung eines neuartigen Bakterienstammes zur Herstellung von Bernsteinsäure. https://doi.org/10.24355/dbbs.084-202007300915-0
Could not load citation form. Default citation form is displayed.

Access Statistic

Total:
Downloads:
Abtractviews:
Last 12 Month:
Downloads:
Abtractviews:

Rights

Use and reproduction:
All rights reserved

Export