Das Projekt "C. glutamicum als Plattform-Organismus für neue und effiziente Produktionsverfahren (BioProChemBB) - Teilvorhaben 3: Fermentative Prozessentwicklung und Optimierung von Asparaginsäure und Bernsteinsäure produzierenden C. glutamicum-Stämmen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Bio-und Geowissenschaften (IBG), IBG-1: Biotechnologie durchgeführt. Corynebacterium glutamicum wird seit Jahrzehnten erfolgreich für die biotechnologische Produktion von mehr als drei Millionen Tonnen Aminosäuren pro Jahr eingesetzt. Aufgrund der nachgewiesenen Eignung für die großtechnische Produktion hat sich C. glutamicum zu einem intensiv beforschten Modellorganismus in der Weißen Biotechnologie entwickelt. Das Ziel des ERA-IB-Verbundprojektes BioProChemBB bestand darin, C. glutamicum zu einem Plattform-Organismus weiterzuentwickeln, der nicht nur für die Produktion von Aminosäuren, sondern auch anderer industriell relevanter Produkte aus nachwachsenden Rohstoffen eingesetzt werden kann. Im Fokus von BioProChemBB standen dabei verschiedene Dicarbonsäuren, die im Rahmen einer Studie des U.S. Department of Energy als vielversprechende chemische Bausteine aus nachwachsenden Rohstoffen identifiziert worden waren. Das Ziel des vorliegenden Teilprojekts 3 war die fermentative Prozessentwicklung und Optimierung von Asparaginsäure und Bernsteinsäure produzierenden C. glutamicum Stämmen. Für die verschiedenen Dicarbonsäuren des Zitronensäurezyklus, sowie für Itaconat und Aspartat sollten stöchiometrische Netzwerkanalysen durchgeführt werden, zur Ermittlung der maximalen Produktselektivitäten und zur Identifizierung potentieller Ziele für Metabolic Engineering und Bioprozessentwicklung. In der Bioprozessentwicklung liegt ein Fokus auf der Entwicklung eines möglichst universell für verschiedene Produkte und Stammkonstrukte einsetzbaren Bioprozesses. Im Projektverlauf sollte entschieden werden, für welche aussichtsreichsten Produkte bzw. Produktionsstämme eine intensivere Bioprozessentwicklung stattfinden soll. Die Bioprozessentwicklung wird dabei durch begleitende Untersuchungen der extrazellulären Nebenprodukte, intrazellulärer Metaboliten und ggf. weiterer Omics-Verfahren unterstützt. Hiermit wird das Ziel verfolgt, gezielte Hinweise auf neue Ansatzpunkte für die Stammverbesserung zu geben.
Das Projekt "Herstellung von Fumarsäure zur Polymeranwendung - Teilvorhaben 2: Enzymentwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ASA Spezialenzyme GmbH durchgeführt. Aus den Pilzen Penicillium sp., Trichoderma sp., Aspergillus sp. werden Klone selektiert, deren Enzymspektren optimal auf die Polysaccharide des Apfeltresters zugeschnitten sind. Die resultierenden Enzympräparate werden charakterisiert und den Projektpartnern TI für dessen Versuche zur Verfügung gestellt. Das gleiche Verfahren wird mit Orangenschalen als Substrat durchgeführt. Für die neu selektierten Pilz-Klone sollen dann wirtschaftliche Fermentationsverfahren entwickelt werden. Der Arbeitsplan beinhaltet die Selektion und Verbesserung der Enzyme zur Hydrolyse von Apfeltrester und Orangenschalen. Zunächst werden Selektivnährböden auf der Basis von Apfeltrester und Orangenschalen entwickelt. Dann werden die ASA-Hochleistungsstämme auf diesen Nährböden angezüchtet und die Kolonien (Klone) mit der besten Enzymbildung selektiert. Die selektierten Stämme werden in Submerskultur auf Apfeltrester bzw. Orangenschalen kultiviert und die resultierenden Enzymspektren detektiert. Danach erfolgt die Entwicklung und Charakterisierung der neuen Enzyme.
Das Projekt "FAPA: Herstellung von Fumarsäure zur PolymeranwendungTeilvorhaben 1: Mikrobielle Konversion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei, Institut für Agrartechnologie durchgeführt. In diesem Teilprojekt wird die biotechnologische Herstellung von Fumarsäure aus den agrarischen Reststoffen Apfeltrester untersucht und ist ein Teil des ERA-IB-15-113 Proposals FAPA. Als Rohstoff für die Fumarsäureproduktion wird Apfeltrester (ein Reststoff der Apfelsaftherstellung) sowie Zucker für Benchmark-Kultivierungen verwendet. Mit Hilfe von geeigneten Mikroorganismen werden diese Rohstoffe fermentativ in Fumarsäure mittels verschiedener Prozessstrategien umgewandelt. Zusätzlich zur Optimierung der Fermentationen wird die Trennung und Aufreinigung der Fumarsäure aus der Fermentationsbrühe untersucht. Die Arbeiten umfassen folgende Arbeitspakete: a) Charakterisierung und Hydrolyse von Apfeltrester; b) Screening von Mikroorganismen für die Fumarsäureproduktion auf den gegebenen Rohstoffen; c) Kultivierungen zur Fumarsäureproduktion in separater Verzuckerung und Fermentation; d) Kultivierungen zur Fumarsäureproduktion in simultaner Verzuckerung und Fermentation; e) Prozess- und Medienoptimierung der Fermentation; f) Aufreinigung der Fumarsäure aus der Fermentationsbrühe mit Standardtechniken und Reaktivextraktion.