ISBN 978-3-8439-4065-8

978-3-8439-4065-8, Reihe Verfahrenstechnik

Lisa Marie Halka
Fermentative Produktion des Terpens Fusicocca-2,10(14)-dien in Saccharomyces cerevisiae Prozessentwicklung und -optimierung

226 Seiten, Dissertation Technische Universität Dortmund (2019), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Fusicocca-2,10(14)-dien (FCdien) ist ein Diterpen und gehört zur Gruppe der Fusicoccane. Es ist ein Precursor für fusicoccan-basierte Diterpenoide. Zwei wichtige Vertreter stellen das Fusicoccin A und das Cotylenin A dar. Beide Terpenoide zeigen spezifische Wirkung gegen verschiedene Krebszelllinien. Aus diesem Grund war das Ziel dieser Arbeit, einen Prozess zur fermentativen Produktion von FCdien in Saccharomyces cerevisiae zu entwickeln und optimieren. Weiterhin wurde die mögliche Gewinnung des Produktes betrachtet.

Zuerst wurde ein Upstream-Prozess zur Synthese von FCdien, mithilfe eines gentechnisch veränderten S. cerevisiae Stammes, entwickelt. Dazu wurden zunächst die Fermentationsparameter Medienzusammensetzung, DOT und pH-Wert, sowohl im Schüttelkolben als auch im 1,8 L Maßstab untersucht. Anschließend war es erstmals möglich bis zu 100 mg/L FCdien im gerührten System zu produzieren. Durch die Entwicklung eines gesteuerten Glukose-Feeds konnten diese Ergebnisse reproduzierbar auf 250 mg/L gesteigert werden.

Im Anschluss daran wurde ein Downstream-Prozess entwickelt. Für die FCdien-Abtrennung wurden sowohl in situ als auch ex situ Extraktionen und Adsorptionen betrachtet. Nach einer Zellabtrennung mittels Zentrifugation zeigte eine ex situ Adsorption mit Europrep und eine Desorption mit n-Heptan eine Wiederfindung von 93 % des FCdiens. Da in größeren technischen Prozessen eine direkte Desorption mit n-Heptan nach einer wässrigen Adsorption, aufgrund der fehlenden Mischbarkeit dieser beiden Medien, schwierig ist, wurde ein Lösungsvermittler gesucht. Die höchsten Wiederfindungen wurden mit Essigsäure zu 79 % bestimmt. Da das FCdien anschließend in n-Heptan vorlag war es möglich, Verunreinigungen mithilfe von Silikagel zu entfernen. Dieser Reinigungsschritt zeigte eine Wiederfindung von 62 % des FCdiens. Und in einem letzten Schritt konnte das Lösungsmittel mittels Verdampfung abgetrennt werden.

Der entwickelte Fermentationsprozess und die anschließenden Abtrenn- und Reinigungsmöglichkeiten steigerten die produzierten FCdien-Massen so weit, dass FCdien zur Synthese wirksamer Terpenoide genutzt werden kann.