ISBN 978-3-8439-1597-7

978-3-8439-1597-7, Reihe Biotechnologie

Thomas Häßler
Fermentative Gewinnung von 2,3-Butandiol mit Paenibacillus polymyxa DSM 365

155 Seiten, Dissertation Technische Universität München (2014), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

2,3-Butandiol (BDL) ist eine Bulkchemikalie mit hohem industriellem Potential. Als BDL-Produzent eignet sich besonders Paenibacillus polymyxa, da dieser Organismus nicht pathogen ist.

In der vorliegenden Arbeit wurde ein Prozess mit P. polymyxa im 1-L-Fermentationsmaßstab entwickelt, bei dem bis zu 111 g L^-1 BDL gebildet werden konnten.

Zudem wurde gezeigt, dass die Exopolysaccharid-(EPS)-Bildung von P. polymyxa temperaturabhängig war. Von 30 bis 40 °C nahm die EPS-Bildung ab, obwohl die Temperatur das Wachstum der Kulturen in diesem Temperaturbereich nicht beeinflusste.

In Schüttelkolbenversuchen wurde der Einfluss selektierter hefeextraktbasierter Bestandteile auf die Produktbildung untersucht. Mit einer kombinierten Zugabe zusätzlicher Salze und eines Vitaminmixes wurde die Produktbildung gegenüber dem Standardmedium um 67 % gesteigert. Für weitere Untersuchungen wurde ein synthetisches Medium zur BDL-Produktion mit P. polymyxa entwickelt.

In Untersuchungen zur Eignung von Lignocelluose als Fermentationssubtrat für die fermentative Gewinnung von BDL wurde die cellulosereiche Feststoffphase von hydrothermal aufgeschlossenem Weizenstroh verwendet. Die beim Aufschluss entstandenen toxischen Substanzen konnten durch einen Waschschritt mit Wasser reduziert werden, sodass BDL sowohl nach einer enzymatischen Hydrolyse der Cellulose als auch durch simultane Verzuckerung und Fermentation (SSF) gebildet werden konnte.

Zusammenfassend wurde festgestellt, dass P. polymyxa in der Lage ist, wirtschaftlich attraktive Produkttiter zu erzielen und Lignocellulose als Fermentationssubstrat zu verwenden. Zudem wurden Ansätze für eine weitere Medienoptimierung und einer Reduktion der EPS-Bildung gezeigt.