Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Aufgrund seines breiten Substratspektrums nimmt das thermoalkaliphile Bakterium Anaerobranca gottschalkii (vormals bogoriae) eine Sonderstellung unter allen extremophilen Mikroorganismen ein und verfügt über eine Fülle von biotechnologisch interessanten Enzymen. Ziel des Projekts war es, durch den Einsatz von Biokatalysatoren aus diesem Mikroorganismus nachwachsende Rohstoffe wie Stärke bzw. Amylopectin und Amylose zu hochwertigen Kohlenhydraten (Cyclodextrine, verzweigte Dextrine und Oligosaccharide) umzusetzen. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden: Das Genom des thermoalkaliphilen Bakteriums Anaerobranca gottschalkii wurde zunächst partiell sequenziert. Ziel des Teilprojekts war es, unter geringstem möglichem Aufwand und innerhalb kürzester Zeit alle oder möglichst viele Gene des Kohlenhydratstoffwechsels zu identifizieren. Die partielle Genomanalyse erfolgte über eine so genannte shotgun-Seqenzierung. Dabei wurde die genomische DNA mechanisch geschert, kloniert und an den Fragmentenden sequenziert. In 14.865 Sequenzierungsansätzen wurden 11.634 brauchbare Sequenzen mit einer Rohsequenz von 11,97 Mbp generiert. Die produzierten Sequenzfragmente wurden in einer Datenbank zusammengefasst und assembliert. Anschließend erfolgte die bioinformatische Auswertung über eine automatisch vorgenommene und manuell nachbearbeitete Annotation. Sequenzlücken in biotechnologisch relevanten Genen wurden durch Primerwalking geschlossen. Den Projektteilnehmern wurden Passwortgeschützte Zugangsrechte auf den die Sequenzinformationen enthaltenen Server eingerichtet. Mit Hilfe dieser Sequenzinformation wurden Gene ausgewählter Kohlenhydrat-metabolisierender Gene kloniert und exprimiert und die rekombinanten Enzyme gereinigt. Die Substrat- und Produktspektren dieser Enzyme wurden mittels HPLC, High performance anion exchange chromatography (HPAEC), Dünnschichtchromatographie (DC) und size exclusion chromatography (SEC) charakterisiert. Um die Thermostabilität der CGTase zu erhöhen, wurden über Errorprone PCR Mutationen in das die CGTase kodierende Gen eingeführt und die mutierten Gene anschließend über DNA-shuffling neu rekombiniert. Die Genbank erhaltener, mutierter CGTase-Varianten wurde auf erhöhte Thermostabilität gescreent. Zur Abschätzung der Thermostabilität wurde die Schmelztemperatur verschiedener Mutanten mittels differential scanning calorimetry (DSC) bestimmt. Des Weiteren wurde ein System zur Tat-abhängigen heterologen, sekretorischen Expression etabliert. Dies geschah über die Herstellung von Fusionsgenen aus biotechnologisch interessanten Genen von A. gottschalkii und verschiedenen Signalsequenzen.
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens Das Bier durchläuft beim Filtrationsprozess die Filtrationsstufen Vorfiltration, Stabilisierung und Nachfiltration. Häufig wird der Vorfiltration noch eine Zentrifugation vorgeschaltet. Die Vorfiltration wird in der Regel in Anschwemmfiltern, wie z. B. Zentrifugal-Horizontalfilter (Primus III) oder Kerzenfilter (Ecoflux), durchgeführt. Das verwendete Filterhilfsmittel muss nach der Filtration entsorgt werden. Die Anforderungen an die Haltbarkeit der Biere machen eine chemisch/physikalische Stabilisierung des Biers erforderlich. Für die Stabilisierung der Biere werden Kieselgele zur Reduzierung von Eiweißfraktionen bzw. PVPP zur Reduzierung von der Gerbstofffraktionen eingesetzt. Für die Nachfiltration des Biers kommen Schichtenfilter oder Trapfilter zum Einsatz. Das Ziel dieses Projekts bestand in der Erarbeitung einer effizienten Technologie, die eine Kieselgurregeneration unter den gegebenen ökonomischen, ökologischen und technischen Rahmenbedingungen eines Brauereibetriebs ermöglicht. Das Projekt sollte die folgenden Kriterien abdecken: - Entwicklung einer geschlossenen, umweltfreundlichen Filterlinie - Wiederholte Verwendung von Filterhilfsmitteln und Stabilisierungsmitteln bei vergleichbarer Filtratqualität (Bierqualität, Trübung, Druckdifferenz) - Reduzierung und Wiederverwendung der anfallenden Reinigungslösungen- Erhöhung der Wirtschaftlichkeit - Validierung der Regenerationsverfahren im Technikums- und Produktionsmaßstab. Im Projekt Filterlinie soll ein geschlossenes Konzept einer 'regenerierbaren Filterlinie' entwickelt und verwirklicht werden. Hierbei sollen sowohl die eingesetzten Filterhilfs- und Stabilisierungsmittel als auch die anfallenden Prozessströme regeneriert und wiederverwendet werden. Fazit Das Förderprojekt 'Umweltschonendes Verfahren zur Filtration von Bier' (AZ 13002) der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) befasste sich mit der Technologie zur Regeneration von Einweg Filterhilfsmitteln (z. B. Kieselgur) für die Mehrfachverwendung bei der Bierfiltration. Das Gesamtverfahren wurde erstmals erfolgreich im Produktionsmaßstab in der Altenburger Brauerei validiert. Neben der Implementierung und Validierung wurden projektbegleitend eine umfassende Wirtschaftlichkeitsbetrachtung und Umweltbilanz erstellt.
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Die Herstellung von Wein ist ein Handwerk mit alter Tradition und wird bestimmt vom Wissen und der Erfahrung der Winzer. Die Biotechnologie hat in der Kellerwirtschaft bisher nur wenig Einzug gehalten. In den letzten Jahren kam es bei der Herstellung von Wein und Sekt zunehmend zu nicht aufgeklärten Gärstörungen, die aufgrund mangelnder Steuerung zu spät erkannt wurden und somit zur Produktion qualitativ minderwertiger Weine und Sekte oder zu Fehlchargen führten. Zielsetzung des Projekts war die Entwicklung eines Sensorsystems auf Basis der biologischen Aktivität der Hefen, das die Vergärbarkeit des einzusetzenden Gärsubstrats (Most oder Sektgrundwein) überprüft und zur Steuerung der alkoholischen Gärung eingesetzt werden kann. Eine Vorabprüfung der Vergärbarkeit soll eine Vorhersage von Gärstörungen ermöglichen und durch den gezielten Einsatz von Gärhilfsstoffen Fehlchargen vermindern. Aus ökologischer Sicht können aus den Erkenntnissen zur Qualität der Moste und Grundweine Strategien für eine umweltschonende Düngung und Bearbeitung der jeweiligen Rebanlagen abgeleitet werden. Zweites Ziel war die Entwicklung eines Sensors, mit dessen Hilfe die physiologischen Vorgänge bei der alkoholischen Gärung online oder zumindest zeitnah verfolgt werden können. Ein solches Messsystem existiert bislang nicht; die Gäransätze in den Kellereien werden vielmehr noch als black-box-Systeme gehandhabt. So können Gärstörungen erst dann festgestellt werden, wenn es für Maßnahmen zu ihrer Beseitigung in der Regel zu spät ist. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden: Das Messsystem beruht auf der amperometrischen Detektion redoxaktiver Stoffwechselintermediate der Hefen. Die Hefen oxidieren Fruktose und Glukose mittels verschiedener Enzyme zu Kohlendioxid und Ethanol. Enzyme, Reaktionsprodukte von Enzymreaktionen sowie die Moleküle der Elektronentransportkette sind elektrochemisch aktive Substanzen. Für erste grundlegende Arbeiten wurde eine Messzelle entwickelt, die mit standardisierten Elektroden ausgestattet wurde. Die Elektroden werden an einen Potentiostaten angeschlossen. Außerdem können weitere Elektroden eingesetzt werden, um Parameter wie das Redoxpotenzial parallel online zu messen. Die analogen Signale der Elektroden bzw. des Potentiostaten werden über einen Analog-/Digital-Wandler in einen Computer gespeist. Die Zelle besteht aus Glas und verfügt über einen Doppelmantel zur Temperierung des Inhalts. Das Volumen der Zelle beträgt etwa 270 ml. Es ist möglich die Zelle im Batchbetrieb zu führen oder einen Bypass anzuschließen. Es wurden erste Versuche zur Vergärbarkeit mit verschiedenen Medien und zum online-Monitoring in dieser Zelle durchgeführt. Nachteilig an dem Elektrodenaufbau ist die relativ schlecht reproduzierbare Anströmung der Elektrodenoberfläche, was zu Abweichungen in den absolut gemessenen Strömen führte. ...
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Durch moderne Methoden der Molekularbiologie kann in kurzer Zeit eine Vielzahl von Variationen von Enzymen erzeugt werden, von deren gezieltem Einsatz man höhere Wertschöpfungen bei reduzierter Umweltbelastung erwartet. In diesem Projekt wurden Systeme etabliert, die es gestatten, biokatalytische Reaktionen mit Umsetzung von Sauerstoff und/oder Säure in großer Zahl zu quantifizieren. Dazu wurden Mikrotiterplatten mit integrierter optischer Sensorik entwickelt und mit pH-Regelung sowie einer angepassten Screening-Methodik eingesetzt. Eine Esterase wurde rationell und evolutiv optimiert. Diese wurde mittels eines Autotransporter-Systems in E. coli an der Oberfläche der Zellen exprimert. Das Screening dieser Zellen wird mittels der pH-Sensorplatten durchgeführt. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden; In einem Projektteil wurden Mikrotiterplatten mit integrierten Optosensoren für Sauerstoff und pH (Messung von Fluoreszenzabschwächung und -abklingzeit) entwickelt. Durch intrinsische Referenzierung sind die Platten kalibrationsarm. Die entwickelten Sensoren wurden charakterisiert anhand der Ansprechzeit, der Reproduzierbarkeit und der Querempfindlichkeit. Die Durchmischung in Mikrotiterplatten wurde durch Analyse von pH-Antworten auf Pulse von Alkali charakterisiert. Enzymatische Reaktionen wurden mittels der immobilisierten Sensoren anhand der pH- oder Sauerstoffänderung beobachtet. Zur Bestimmung kinetischer Parameter wurden geeignete Auswertemethoden unter Einsatz mathematischer Modelle erarbeitet, die für das industrielle Screening geeignet sind. Die Esterase EstA von B.gladioli und eine künstlich erzeugte Esterase EsjA wurden evolutiv variiert zum Einsatz als technischer Biokatalysator. Es geht dabei vornehmlich um die Racematspaltung von Estern. Ein Autotransporter-System in E. coli wurde für die Sekretion von Varianten dieser Esterase genutzt. In Verbindung mit den integrierten Platten und den Screening-Methoden ist eine neue Methode unter Verwendung ganzer Zellen zur schnellen Erzeugung und Testung der katalytischen Aktivität von Enzymen etabliert worden. Fazit: Mit den drei neuen in diesem Projekt entwickelten Mikrotiterplatten mit integrierten Sensoren für pH und Sauerstoff können Enzymkinetiken bestimmt werden. Diese sind in konventionellen Fluoreszenzreadern direkt einsetzbar und benötigen nur einen minimalen Aufwand für die Kalibrierung. Mit diesen Platten konnten umfangreiche Studien zum Mischen und Sauerstofftransport in Mikrotiterplatten durchgeführt werden. Die Platten sind nun kommerziell erhältlich und können auch zum Züchten von Zellen verschiedenster Art eingesetzt werden. Enzyme können mit einem neuen Autotransportersystem in E. coli exprimiert, an die Oberfläche sekretiert und dort aktiv präsentiert werden. Mit diesen Zellen wurden nach molekularer Evolution erste Screening-Tests mit den pH-Platten durchgeführt.
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Industriell realisierte biokatalytische Verfahren zeichnen sich im Vergleich zur chemischen Synthese durch einen geringeren Energieverbrauch aus, sind zielgerichteter (weitgehende Vermeidung von Neben- und Abfallprodukten) und Ressourcenschonender. Die Fortschritte in der biotechnologischen Grundlagenforschung und -anwendung erlauben es heute, Stoffwechselwege gezielt so zu verändern, dass natürliche (aber auch nichtnatürliche) Produkte wie beispielsweise ,chiral building blocks' (Jahresumsatz 2 Mrd. USDollar) mit höheren Ausbeuten und Selektivitäten hergestellt werden könnten. Damit könnte die chemische asymmetrische Synthese, die unter hohem Druck und hohen Temperaturen, bei Verwendung von giftigen Schwermetallkatalysatoren sowie großer Mengen organischer Lösungsmittel durchgeführt wird, zunehmend zurückgedrängt werden. Das Kernproblem ist gegenwärtig jedoch die zügige Umsetzung dieser Potenziale in industrielle Produktionsverfahren. Hierzu werden oftmals bis zu 10 Jahre und mehr benötigt. Die heutige sequenzielle Vorgehensweise (Biokatalysatorentwicklung im Hochdurchsatzverfahren - Bioprozessentwicklung im Laborbioreaktor - Überführung in den Produktionsmaßstab) führt sogar dazu, dass viele potenzielle biokatalytische Ansätze bereits in einer sehr frühen Entwicklungsphase nicht weiter verfolgt werden. Dies gilt besonders, wenn mit den bestehenden Paralleltechniken (Mikrofilterplatten, Schüttelkolben) das Potenzial nicht erkannt werden kann oder aufgrund des enormen Zeit- und Personalaufwands bei der nachfolgenden Prozessentwicklung im Laborbioreaktor nur wenige Biokatalysatoren intensiver untersucht werden können. Zielsetzung dieses Forschungsvorhabens ist die Bereitstellung der wissenschaftlich-technologischen Grundlagen zur Hochdurchsatz-Bioprozessentwicklung: Hierzu soll ein Modul mit 48 Rührkesselreaktoren im 5 ml-Maßstab als ,Bioreaktorblock' entwickelt, mit paralleler nicht-invasiver Optosensorik zur online pH- und pO2-Messung ausgestattet und mit einem Labor-Roboter automatisiert werden, um sowohl Stamm- als auch Prozessentwicklung zeiteffektiv unter kontrollierten Reaktorbedingungen durchführen zu können. Zur biotechnologischen Evaluierung sollen E. coli und S. cerevisiae als Modellsysteme eingesetzt und beispielhaft durch Optimierung der Reaktionsbedingungen im Parallelansatz die NAD(P)-Gehalte in den Zellen maximiert werden. Fazit: Im Projektverlauf konnten alle Projektziele und Meilensteine fristgerecht verwirklicht werden.
Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines Laser-gestützten faseroptischen Messsystems für Fluoreszenz-, Absorptions-/Remissions- und Streulichtuntersuchungen im UV/VIS-NIR-Spektralbereich für den Einsatz bei in situ-Untersuchungen in verschiedenen Phasen der Bierherstellung bzw. -abfüllung (LA-SER IN-SITU-ANALYSESYSTEM, LISA). Neben der Qualitätskontrolle von Rohstoffen und Produkten dient das System der Verfahrensoptimierung, z. B. in Bezug auf Wasser- und Energieverbrauch sowie Filtereinsatz, und kann deshalb einen signifikanten Beitrag zur Umweltentlastung und Ressourcenschonung leisten. Das LISA wird aufgebaut, charakterisiert und optimiert für den Nachweis, die Erfassung bzw. die quantitative Bestimmung folgender Parameter: (1) Diodenlaserspektroskopie im NIR zur Erfassung des molekularen Sauerstoffs in der Gasphase sowie Fluoreszenzlöschung immobilisierter Farbstoffe zur Sauerstoffmessung in flüssiger Phase, (2) Laserlichtstreuung und laserinduzierte Fluoreszenz für die Messung des Zellwachstums bzw. der Zellmasse, (3) Absorptions- und Remissionsmessungen im UV/VIS-Spektralbereich zur Bestimmung des Bitterstoffgehalts und der Trübung, (4) laserinduzierte Fluoreszenz für den Nachweis von Giftstoffen im Malz, z. B. Aflatoxine, und Kontaminanten im Brauwasser, z. B. polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe. Die wissenschaftliche Begleitung und die Grundlagenuntersuchungen erfolgen dabei am Institut für Physikalische Chemie und Theoretische Chemie der Universität Potsdam, während die anwendungsbezogenen Arbeiten und die online-Analytik des Brauprozesses direkt in den Labors und an den Anlagen der Brauerei Kitzmann Bräu KG durchgeführt werden. Ein O2-Analysator auf Diodenlaserbasis wird von der Firma Bernt GmbH für den Einsatz in der Brauerei konzipiert und optimiert. Weiterhin optimiert die Ana-lytikfirma PreSens GmbH, die auf O2-Sensoren für Messungen in der flüssigen Phase spezialisiert ist, ein Sensorsystem für Messungen direkt an den Brauereianlagen, mit dem die Sauerstoffmessungen nach der Abfüllung in den Flaschen vorgenommen werden.
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Die Biotechnologie verfügt als interdisziplinäre Querschnittstechnologie über ein hohes Problemlösungspotenzial bei der Entwicklung neuartiger Verfahren und Produkte im Sinne eines produkt- bzw. produktionsintegrierten Umweltschutzes. Der Einsatz von Biokatalysatoren spielt hierbei eine Schlüsselrolle. Im Sinne eines neuen Bewusstseins ist die Abkehr von end-of-pipe Maßnahmen zur Beseitigung von Umweltschäden dringend geboten. Der 'Verbund Biokatalyse' sollte entscheidend dazu beitragen, den Wissenstransfer zwischen Hochschule und Industrie zu fördern sowie innovative Verfahren und Produkte in eine industrielle Nutzung zu übertragen. In einem Bündnis für die Biokatalyse sollten die Leistungsfähigkeit der integrativen Querschnittsdisziplin Biotechnologie in den Bereichen Feinchemikalien, Wirkstoffe, Textil und Methoden gemeinschaftlich unter Beweis gestellt und folgende Ziele erreicht werden: - Senkung des Ressourcenverbrauchs (Rohstoffe und Energie), - Vermeidung und/oder Verminderung von Prozessabfällen sowie - Verwertung von Abfällen im Produktionsverbund. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden: Die Aktivitäten der im Verbund Biokatalyse zusammengefassten Arbeitsgruppen wurden durch das Koordinationsprojekt aufeinander abgestimmt, woraus zahlreiche Synergien, insbesondere durch die effiziente Kommunikation zwischen den Projektgruppen, resultierten. Regelmäßige Treffen der Projektpartner sowie das Kooperieren im Rahmen von so genannten Task-Forces zu Schwerpunktthemen gewährleisteten eine enge Verzahnung der Projekte im Sinn eines echten Verbunds. Eine Internetseite www.biokatalyse.de diente sowohl dem Informationsaustausch der Gruppen untereinander als auch der Information der breiten Öffentlichkeit. Fazit: Insgesamt hat der Verbund verdeutlicht, dass eine enge fachliche Führung der einzelnen Kooperationsvorhaben durch die DBU-Geschäftsstelle unbedingt notwendig ist, um die Nachhaltigkeit der zu entwickelnden Prozesse, unter gleichzeitiger Betrachtung aller Aspekte des Nachhaltigkeitsdreiecks, Ökonomie, Ökologie und Soziales, zu gewährleisten und deren Bedeutung immer wieder anzumahnen. Mit einzelnen, hervorragend durchgeführten Kooperationsvorhaben, wurde die Zielstellung, im Rahmen biotechnologischer Produktionsverfahren zu einer erheblich verbesserten Ausnutzung von Rohstoffen, einer Minimierung von Schadstoffemissionen und Herabsetzung des Energieverbrauchs bei gleichzeitig verbesserter Produktqualität und -reinheit zu gelangen, erreicht. Die Multiplikation der erarbeiteten Ergebnisse obliegt im Weiteren dem Zentrum für Umweltkommunikation der DBU, welches im Rahmen dieses Koordinationsprojekts einen größeren Auftrag erhalten hatte.
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Ziel des Projekts beinhaltet die Etablierung und Optimierung der DNA-Chip Technologie für den Routineeinsatz in Forschungs- und Anwendungsgebieten, wo komplexe Nukleinsäuregemische schnell und umfassend detektiert werden müssen. Eine kostengünstige Parallelisierung und Miniaturisierung des DNA-Chips, die die Bearbeitungszeit und die erforderlichen Probenmengen um mehrere Größenordnungen reduzieren, bedeuten produktintegrierten Umweltschutz durch Vermeidung bzw. Verringerung von Abfall und sind aus diesen Gründen das primäre Ziel des Projekts. Im Zuge der Optimierung von DNA-Chip-Technologie soll ein neues Detektions- und Drucksystem entwickelt werden, das ein einfaches, kostengünstiges und anwendungsorientiertes Verfahren zur Herstellung von DNA-Chips bietet. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden: Die Optimierung und die Herstellung von DNA-Chip-Drucksystemen sowie von Chips waren dazu geeignet ergänzende Erkenntnisse für die Charakterisierung des Überflussmetabolismus im E. coli-Stamm über Genomweite Expressionsanalyse zu gewinnen. Zur Herstellung von E. coli-DNA-Chips wurden alle Gene dieses Organismus mit spezifischen Primern PCR-amplifiziert. Nach Überprüfung der Identität und des Reinheitsgrads der PCR-Produkte wurden diese mit einem DNA-Chip Roboter auf modifizierten Glasoberflächen immobilisiert. Mit diesen hergestellten Chips wurden die Untersuchungen zur globalen Veränderung der Genexpression von E.coli beim Überflussmetabolismus durchgeführt. Zur Etablierung einer Chip-Hybridisierung zur Analyse von komplexen, prokaryontischen Mischkulturen wurden vorwiegend molekularbiologische Methoden angewendet. Die Vorraussetzungen für die Chip-Hybridisierungen wurden mit folgenden angewandten Methoden erreicht: Bakterienkultivierung in Flüssigmedien, RNA-Isolierung und Konzentrierung, Polyacrylamidgelelektrophorese, cDNA-Synthese, Fluoreszenzmarkie-rung, Präparation der Poly-L-Lysin-Chips und Nachbehandlung der Arrays. Im Zuge der Entwicklung von DNA-Chip-Drucksystemen wurden die etablierten Plasmapolymerisierungs- und plasmaunterstütztes Ätz-, Verbindungs- und Beschichtungsverfahren verwendet. Dazu gehören LPCVD-Beschichtungsverfahren, Plasmapolymerisierungsmethoden, nasschemische Tiefenstrukturierung in Kaliumhydroxidlösung und plasmaunterstützte Ätzprozesse. Fazit: Wie im Antrag geplant, gelang es die DNA-Chip-Technik für den Modellorganismus E. coli zu etablieren und zur Charakterisierung des Acetatstresses und der aeroben Acetatbildung erfolgreich einzusetzen. Die in dem Projekt erzielten Ergebnisse zeigen, dass neben den durch die Miniaturisierung bedingten rein quantitativen Vorteilen, die DNA-Chip-Analysen auch qualitativ eine neue Ebene bei der funktionellen Untersuchung von Genen eröffnen. usw.
Der steigende Bedarf an der Aminosäure L-Serin für die Pharma- und Ernährungsmittelindustrie erfordert die Etablierung einer Alternative zur energieaufwändigen und emissionsträchtigen klassischen sauren Hydrolyse proteinogener Rohstoffe. Ziel des Projekts ist daher die Entwicklung eines hocheffizienten biotechnologischen Verfahrens zur gezielten Herstellung der Aminosäure L-Serin aus Glukose mittels rekombinanter Bakterienstämme, bei der lediglich kompostierbare Biomasse als Reststoff neben dem L-Serin anfällt. Das herkömmliche und das fermentative Verfahren werden dann in neuartiger Weise mittels Ökobilanzierung verglichen. Ziel war die gezielte Entwicklung eines Bakterienstamms, mit dem die Produktion der Aminosäure L-Serin möglich ist. Durch genetische und molekulare Arbeiten wird die normalerweise gedrosselt ablaufende L-Serin-Synthese in dem Bakterium Corynebacterium glutamicum erhöht. Dadurch kommt es zu erhöhter intrazellulärer Synthese von L-Serin und letztlich zu dessen Ausscheidung in das umgebende Medium, aus dem L-Serin isoliert werden kann. Zunächst wurden hierzu die verantwortlichen L-Serin-Biosynthesegene aus C. glutamicum isoliert, durch Mutation dereguliert und mittels geeigneter Vektoren in C. glutamicum überexprimiert. Des Weiteren wurde der Abbau von L-Serin durch Deletion oder Reduktion der Expression der entsprechenden Gene verhindert. Nach jedem Teilschritt wurde der entsprechende Stamm auf seine Fähigkeit L-Serin ins Medium auszuscheiden getestet. Die besten Stämme wurden im Labormaßstab bei der Amino GmbH überprüft. Parallel erstellte der Lehrstuhl Ordnungs- und Prozesspolitik eine Ökobilanzierung und Wirtschaftlichkeitsanalyse der Referenzprozesse Gewinnung von L-Serin durch 'Saure Hydrolyse' bzw. 'Fermentation'. Dieses beinhaltete folgende Teilschritte: Festlegung von Zieldefinition und Untersuchungsrahmen, Bilanzierung der mit dem L-Serin herstellenden Verfahren verknüpften Inputs und Outputs (Sachbilanz), Beurteilung der Sachbilanzergebnisse bezüg-lich ihrer Umweltwirkungen (Wirkungsbilanz) sowie eine Gesamtbewertung von Sach- und Wirkungsbilanz. Für die Erhebung der Basisdaten gab es eine enge Zusammenarbeit mit verschiedenen Abteilungen der Amino GmbH.
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