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EINSATZ VON MEMBRANEN ZUR ZELLRUCKFÜHRUNG IN BIOTECHNOLOGISCHEN PROZESSEN
No full textFür die Untersuchungen der Auswirkungen von Teil- oder Totalzellrückführungsbedingungen
auf Wachstum und Zellzustand von Saccharomyces cerevisiae und Zymomonas mobilis
als Teilprozeß der Ethanolherstellung und Trichoderma reesei als Teilprozeß der
Enzymproduktion wurden verschiedene Reaktorsysteme zwischen 10 und 2,5 1 Arbeitsvolumen
herangezogen
Unter dem Gesichtspunkt einer Minimierung der Betriebs- und Investitionskosten des
Trennprozesses flüssiger von fester Phase erfolgte die Vorauswahl geeigneter mikround
ultraporöser Membranen. Auf der Basis der Daten, die bei kontinuierlichen Kultivierungen
der angesprochenen Mikroorganismen unter Normalbedinungen gewonnen wurden,
erfolgte die Auslegung der Fermentationen unter Zellrückführungsbedinungen. Die Anwendung
der Membranfiltration zur Abtrennung der Biomasse brachte im Fall einer Fermentation
mit S. cerevisiae zur Ethanolproduktion eine Steigerung von 7 auf 43,9 g/1*h.
Die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit der entwickelten Anlage zeigte sich im
Verlauf einer 1000 Stunden dauernden kontinuierlichen Kultivierung von Zymomonas mobilis.
Neben einer erreichten Produktivität von 49,5 g/1-h erlaubte die Kopplung des
Fermenters mit einem Kapillarfasermodul mit 2 m? Filterfläche die exakte Reproduzierung
eines Filtratvolumenstroms in variablen Größen. Aus dieser exakten Reproduzierbarkeit
ergibt sich unter Zellrückführungsbedingungen die Möglichkeit einer einfachen
und schnellen Bestimmung von Wachstumsparametern des Mikroorganismus, wie z. B. des
Maintenance-Koeffizienten
HERSTELLUNG ISOPORER ULTRAFILTRATIONSMEMBRANEN AUS KRISTALLINEN BAKTERIENZELLWANDSCHICHTEN
No full textViele Eu- und Archaebakterien besitzen eine kristalline Protein- oder
Glykoproteinschicht (S-Schicht) als äußerste Zellgrenzfläche. Über
| eine Reihe einfacher Verfahrensschritte ist es möglich, S-Schichten
| zu isolieren und an geeignete poröse Träger zu binden. Auf diese
Weise kann ein völlig neuartiger Typ von Ultrafiltrationsmembranen
hergestellt werden, dessen aktive Trennschicht sich durch absolute
Isoporosität auszeichnet und über ein breites Spektrum proteinchemischer
Reaktionen spezifisch modifiziert werden kann
TRANSDUCTION OF THE CHEMORECEPTOR-EFFECTOR INTERACTION AT LANGMUIRBLODGETT FILMS AND MEMBRANES
No full textBiological organisms respond to chemical messages internally and
externally through a variety of receptor cells. The chemoreceptive
process at membranes offers an interesting model for the development
of biosensors. In the present paper, we discuss briefly molecular
recognition provided by receptors in the context of sensor design.
Work in our laboratory has been concerned with perturbation of ionic
fluxes through bilayer lipid membranes by selective bimolecular
interactions. As a model for this process we have performed
experiments with a Langmuir-Blodgett film balance in which reagents
are infused into the subphase. The surface pressure and area
characteristics and dipole potential are all monitored concurrently.
In the case of lectin-polysaccharide and immunochemical bimolecular
interactions interesting transients in potential were observed. These
are attributed to perturbation of the monolayer dipole structure by
surface aggregative processes. Partial confirmation of this result
was obtained from Langmuir-Blodgett fluorescence microscope
experiments performed at the Technische Universitat, MUnchen
HYBRID BIOSENSOR FOR UREA AND CREATININE -WITH USE OF SUBSTITUTED POLYMETHYLGLUTAMATE
No full textHybrid biosensor for urea and creatinine is based on a immobilized membrane and
with immobilized nitrifying bacteria and an oxygen electrode. For chemical immobilization
of enzyme, a substituted poly(y-methyl-L-glutamate) membrane is used. The
permeability of the membrane is controlled by the conditions used for membrane
preparation. The urea sensor and creatinine sensor with the membrane exhibited a
linear response over the range 2.5 - 25 mg ai, and 1 - 10 mg a7! respectively
POTENTIOMETRIC GLUCOSE SENSOR
No full textPotentiometric pH-sensors based on ion selective field effect transistors (ISFETs)
were tested for use as glucose sensors with the enzyme glucose oxidase (GOD). The
thickness of the membrane covering the sensor did not affect the calibration curve
IMMUNO-REACTIONS MONITORED BY DETECTION OF SURFACE-PLASMONS
No full textWe discuss the theoretical and experimental sensitivity and a possible calibration of
a surface plasmon based immunosensor
ENZYMATIC ASSAY BY FLOW INJECTION ANALYSIS WITH DETECTION BY CHEMILUMINESCENCE: DETERMINATION OF GLUCOSE, CREATININE, FREE CHOLESTEROL AND LACTIC ACID USING AN INTEGRATED FIA MICROCONDUIT
No full textA miniaturized flow injection system for the determination of D-glucose, L-lactic
acid creatinine and free cholesterol is described. All substrates are degraded enzymatically
by means of oxidases which, along with ancillary coenzymes (creatinine),
are immobilized on controlled porosity glass and incorporated into small pvc
column reactors. The hydrogen peroxide generated by the individual oxidases is determined
by chemiluminescence with an alkaline reagent containing luminol and hexacyanoferrate
(III). The injection valve, flow channels, enzyme reactor and light
detector are integrated into a FIA microconduit. The enzyme reactors all showed
little change in activity over a 3 months period of Operation and were found fully
compatible with serum samples
RAPID DETERMINATION OF GLUTAMIC ACID BASED ON IMMOBILIZED ESCHERICHIA COLI AND A QUADRUPOLE MASS SPECTROMETER
No full textLarge quantities of glutamic acid are produced by the fermentation
process so that rapid determination of glutamic acid is important for
the control of the fermentation. Previously, we reported a microbial
sensor consisting of immobilized Escherichia coli containing glutamte
decarboxylase activity and a carbon dioxide gas-sensing electrode(1).
The sensor has a major disadvantage of slow speed, 10 samples per
hour, due to slow response of the gas-sensing electrode. We require
more rapid sensors to deal with many samples from the fermentation
laboratories. In stead of the gas-sensing electrode, a quadrupole
mass spectrometer was employed to measure carbon dioxide gas produced
from glutamic acid by the immobilized E.coli(2). The method has very
high speed, more than 100 samples per hour, and has been applied to
the assay of glutamic acid in the fermentation broths
Titel - Vorwort - Inhalt - Verzeichnis der Autoren
No full textDer Innovationsschub, den die pharmazeutische Industrie seit 15 Jahren durch die Entwicklung
der Gentechnik, die Nutzung pflanzlicher und tierischer Zellkulturen und die
Entwicklung von Bioreaktoren erfahren hat, beginnt langsam auch auf die Lebensmittelindustrie
überzugreifen. In der Bundesrepublik Deutschland wird beispielsweise die
Entwicklung und der Einsatz von Enzymen für die Lebensmitteltechnik seit vielen Jahren
durch das BMFT im Rahmender laufenden Programme zur Förderung der Biotechnologie
unterstützt. Auch die EG hat in ihren Programmen BRIDGE, ESPRIT, FLAIR
und ECLAIR die Innovation der europäischen Lebensmittelindustrie durch den Einsatz
biotechnologischer Verfahren zum Ziel. Große Konzerne der USA wie Kraft oder General
Foods verfolgen ehrgeizige Forschungsprojekte, die von der molekulargenetischen
Verbesserung von Nutzpflanzen (Beispiel: Erhöhung des Stärkeanteils in Tomaten) bis
zur Entwicklung großindustrieller enzymatischer Prozesse reichen. In Japan hat das
Landwirtschaftsministerium mehr als 60 Firmen in Forschungsassoziationen organisiert,
die sich die Entwicklung von Bioreaktoren und die Verbesserung von Lebensmittel-
Enzymen durch die Methoden des Protein Engineering zum Ziel gesetzt haben.
In Europa—wie auch in Japan — wird die Lebensmittelindustrie geprägt durch kleine und
mittelständische Unternehmen, deren Ressourcen an Kapital, Personal und Information
nur in wenigen Fällen die Durchführung ehrgeiziger Forschungsprojekte erlauben
(die Forschungsquote der deutschen Lebensmittelindustrie liegt bei 0,7%, im Vergleich
zu 15,5% bei der Pharmaindustrie).
Es ist deshalb eine wichtige Aufgabe öffentlicher Forschungseinrichtungen auf dem
Gebiet der Biotechnologie, auf die Chancen dieser Techniken auch für kleine und mittelständische
Unternehmen der Lebensmittelindustrie aufmerksam zu machen. Außerdem
kann damit der spürbar wachsenden Nachfrage nach F- u. E-Vorhaben aus der
Lebensmittelwirtschaft wirkungsvoll begegnet werden.
Die Gesellschaft für Biotechnologische Forschung (GBF) in Braunschweig hat gemeinsam
mit der Hochschule Bremerhaven bereits 1986 ein erstes Symposium „Enzyme in
der Lebensmitteltechnologie“ durchgeführt. Dabei wurde erstmals ein Forum für vielfaltige
Kontakte zwischen Forschung und Praxis geschaffen; ca. 180 Teilnehmer hatten
der Einladung Folge geleistet, darunter Vertreter von Unternehmen aus unterschiedlichen
Branchen der Lebensmittelwirtschaft.
Ein zweites Symposium zum gleichen Thema haben die Veranstalter vom 26. — 28. Oktober
1988 an der Forschungsanstalt für Landwirtschaft (FAL) in Braunschweig durchgeführt,
der an dieser Stelle nochmals für die großzügige Bereitstellung der Räume und
die Unterstützung bei der Organisation gedankt sei.
Die Tagung gab einen Überblick über den Stand der Forschung und Anwendung in den
drei Sektionen Starterkulturen, Enzyme und Analytik und wurde durch Referate über
die internationale und rechtliche Situation des Gebiets ergänzt. In einer Abschlußdiskussion
wurde besonders die unbefriedigende, da unsichere Situation der Zulassung
für neue Enzyme und Mikroorganismen in Lebensmitteln herausgestellt und auf die
Chancen und Probleme des zukünftigen EG-Markts hingewiesen.
Der vorliegende Tagungsbandenthält Fassungenaller Vorträge und kürzere Beiträge
über die Poster; auch die Abschlußdiskussionist wiedergegeben. Die Veranstalter hoffen,
damit einen Beitrag zur Weiterentwicklung des Sachgebiets in technologischer und
regulatorischer Sicht zu leisten.
Den Vortragenden, Poster-Ausstellern und Teilnehmern gilt der Dank für den Erfolg der
Veranstaltung. Weiter möchten wir den Helfern aus der FAL und der GBF nochmals
herzlich danken, insbesondere Frau Zimmermann für ihre Mitwirkung bei der Organisation
der Tagung und bei der Fertigstellung des Manuskripts; Dr. Walsdorff hat die redaktionelle
Bearbeitung des Berichtsbandes für die GBF-Monographien besorgt
KONTINUIERLICHER AUFSCHLUSS VON MIKROORGANISMEN DURCH MECHANISCHE VERFAHREN
No full textIn the food industry mechanical methods such as high-pressure homogenization or wet milling
are used to get stable emulsions, to increase the viscosity, thus reducing the amount of stabilizers
and emulsifiers required or improve other properties of the product. Products which are
processed by these homogenizers are for example, dairy products, juices, sauces, sweets,
creams, alcoholic beverages, additives and baby food. In recent years high-pressure homogenizers
and high speed agitator bead mills have also been successfully employed for the continuous
disruption of microorganisms. Cell disruption is the importantfirst step in the isolation
of intracellular proteins with catalytic or biological activity. Bacteria, yeast, algae and mycelia
can be disrupted effectively without harming the cell constituents. Single cell protein released
from, for example, Methylomonas clara or yeast may be a new food source for animal and
man. Disrupted cells also might be usable instead of whole cells in food production processes.
The catalysed reactions by the cell components are muchfaster if they are notlimited by the
membrane which acts as a diffusion barrier. Homogenizers are available on the market in
laboratory, pilot and process scale and can be operated understerile conditions. Depending on
the type of microorganism, up to 3 passes through the homogenizer are required in order to
yield a high degree of disruption