PUB - Publikationen an der Universität Bielefeld

Das Hauptziel der vorliegenden Arbeit war die Produktion von reinem Paramylon durch Euglena gracilis in konditioniertem Kartoffelfruchtwasser als Mediumsgrundlage. Durch Aufarbeitung und Zugabe von Glucose als Kohlenhydratquelle konnten ähnliche Ausbeuten an Paramylon erzielt werden, wie dies auch mit chemisch definiertem Medium der Fall ist. Das aus der Kartoffelstärkegewinnung stammende Nebenprodukt Kartoffelfruchtwasser konnte durch die Verwendung einfachster Methoden (erhitzen, filtrieren und sterilisieren) und durch die Zugabe einer zusätzlichen Kohlenhydratquelle zumindest im Labormaßstab einfach hergestellt werden. Durch die unterschiedlich starke Verdünnung des KFW konnten verschiedene Wachstumsgeschwindigkeiten und Ausbeuten an Biomasse und Paramylon erzielt werden. Die im Labormaßstab erzielten Ausbeuten an Paramylon lassen den Schluss zu, dass durch ein Scale-Up auf Industriemaßstab eine marktwirtschaftlich akzeptable Fermentation möglich ist. Dafür sprechen auch die in dieser Arbeit erzielten Ergebnisse der semikontinuierlichen Fermentation über fünf Wochen. Des weiteren ist von Vorteil, dass bis auf die zusätzliche Kohlenstoffquelle in Form von Glucose keine weiteren kostenintensiven Zusätze wie Vitamine zugesetzt werden müssen. Unter normalen Laborbedingungen war auch die Sterilität der Fermentation über mehrere Wochen kein Problem. Die Ernte der Biomasse und die Aufarbeitungsschritte, um an das in den Zellen enthaltene Paramylon zu gelangen, sind technisch gut durchführbar. Im Labormaßstab konnte mit Laborzentrifugen gearbeitet werden, so dass auch eine Verwendung von Separatoren für den industriellen Standard ohne Probleme möglich zu sein scheint (persönliche Korrespondenz mit H. RYLL, Universität Hannover). Durch die im Laufe des Projekts entwickelte Methode der Paramylonaufreinigung ist es nun leicht möglich, das von Euglena gracilis als Reservekohlenhydrat produzierte Paramylon zu extrahieren und aufzureinigen. Durch das mehrfache Waschen direkt nach dem Aufbrechen der Zellen konnten große Mengen an organischen Bestandteilen und anderen Zelltrümmern vom Paramylon separiert werden. Die Verwendung von SDS-Lösung zum Entfernen der verbleibenden organischen Substanzen zeigte sich als am unproblematischsten. Der Einsatz von Enzymen zum Abbau der Zelltrümmer nach der Zerstörung der Zellen durch Hochdruckhomogenisation wurde erprobt, jedoch aufgrund des höheren Arbeitsaufwandes im Vergleich zur Aufarbeitung mit SDS verworfen. Als Schlusssatz ist noch zu erwähnen, dass bei der hier verwendeten Methode keine schädlichen Abwässer entstehen und die Konditionierung und Aufarbeitung für einen Einsatz in der Industrie sehr geeignet erscheinen. Aber neben den äußerst positiven Ergebnissen sind auch ein paar Probleme aufgetreten. Für einen industrienahen Produktionseinsatz ist es sicherlich von Nachteil, dass die Qualität des Kartoffelfruchtwassers stark im Laufe einer Kampagne und von Kampagne zu Kampagne schwankt. Daraus resultierten in dieser Arbeit unterschiedliche Qualitäten des konditionierten KFW (z.B. änderte sich der Proteingehalt im Laufe des Projekts sehr stark), was zu Schwankungen in den Ausbeuten während der Fermentation führte. Auch die Abhängigkeit von dem Kampagneprodukt Stärkekartoffel ist als negativer Aspekt zu sehen. Eine Arbeit mit KFW über das ganze Jahr ist nur dann möglich, wenn das KFW entweder gelagert oder auf alternative Medien zurückgegriffen werden kann.