04.04.2019
Überwachung des Redoxpotenzials zur verbesserten anaeroben Fermentation
Ying Yang, Ma Sha, Eppendorf Application Technologies S.A.
Bei der Fermentation stellt das Redoxpotenzial einen wichtigen physiochemischen Faktor dar, welcher die Tendenz des Kulturmediums, Elektronen aufzunehmen, misst. Es ist in der Lage, die Effizienz eines Bioprozesses direkt zu beeinflussen. Ein Beispiel ist die anaerobe Fermentation von Clostridium zur Produktion von industriellen Lösungsmitteln.
Lösungsmittelproduktion durch Clostridium Spezies erfolgt in zwei aufeinanderfolgenden Stoffwechselschritten. In der frühen Phase der Kultur produziert die Acidogenese hauptsächlich Essig- und Buttersäure. In der späten exponentiellen Wachstumsphase wechselt der Stoffwechsel dann zur Solventogenese - der Bildung von größtenteils organischen Lösungsmitteln, einschließlich Butanol.
Um den Elektronenfluss in die Richtung der Butanolproduktion zu lenken, ist die Regeneration des NAD(P)+ Vorrats innerhalb der Clostridium Spezies essentiell. Das intrazellulare Verhältnis von NAD(P)H zu NAD(P) + ist stark vom Redoxpotenzial abhängig; daher kann das Redoxpotenzial dahingehend genutzt werden, sowohl die Anreicherung von Biomasse als auch die Lösungsmittelproduktion zu modifizieren.
Wir kultivierten C. beijerinckii unter anaeroben Bedingungen. Durch das Beibehalten eines Redoxpotenzials von etwa -500 mV erhöhten sich sowohl das bakterielle Wachstum als auch die Butanolproduktion drastisch im Vergleich zu einem Prozess ohne Steuerung des Redoxpotenzials. Diese Studie zeigt die Vorteile einer Überwachung des Redoxpotentials während der Fermentation von C. beijerinckii klar auf.