Prozessentwicklung und Prozessintensivierung zur fermentativen Produktion eines nichtribosomalen Peptides mittels einer multifunktionalen Megasynthase

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Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein fermentativer Prozess zur Produktion eines nichtribosomalen Peptids (Rhabdopeptid – RXP) sowie ein zugehöriges Aufreinigungsverfahren entwickelt. Der Stamm Escherichia coli DH10ß erwies sich in Verbindung mit einem Arabinosepromotor zur Regulierung der Expression der VietABC-Synthase als vielversprechend. Statistische Versuchsplanung war ein zentrales Element, das zur Bestimmung signifikanter Einflussfaktoren und zur Prozessoptimierung genutzt wurde. Durch diese Maßnahmen konnte die initiale RXP-Konzentration im Schüttelkolbenmaßstab von 2,73 ± 0,83 mg L-1 auf 309 ± 54,13 mg L-1 im Fed-Batch-Modus gesteigert werden. Eine in situ Produktabtrennung wurde in den Prozess integriert, um den Aufwand des Aufreinigungsprozesses zu reduzieren. Die meisten untersuchten Aufreinigungsverfahren, darunter Größenausschluss-, Ionenaustausch- und hydrophobe Interaktionschromatographie, erwiesen sich aufgrund physikalischer und chemischer Eigenschaften als ungeeignet. Das einzige Verfahren mit ausreichender Selektivität war die präparative UHPLC, deren Auflösung mittels statistischer Versuchsplanung auf 2,36 ± 0,02 gesteigert wurde. Dies führte zu einer nahezu vollständigen Wiedergewinnung des Produkts, sodass nach dem finalen Prozessschritt 81,7 ± 8,4% des Produkts mit hoher Reinheit isoliert werden konnten.