Nährstoffarme Emers-Fermentation terrestrischer Cyanobakterien zur Produktion biotechnischer Wertstoffe

Terrestrische Cyanobakterien zeichnen sich durch eine hohe Adaptionsleistung an Extremstandorte wie beispielsweise Hitze- und Kältewüsten aus. Sie können an diesen Standorten eine vergleichsweise hohe Produktivität trotz limitierender Nährstoff-, Licht- und Wasserverfügbarkeit erzielen. Obwohl diese physiologische Effizienz auf biotechnologisch und ökonomisch wertvolle Substanzen hinweist, wurden diese aerophilen Organismen bisher nicht biotechnologisch verwendet, da sie unter den herkömmlichen submersen Fermentationsbedingungen wachstumslimitiert sind.

Im Rahmen dieses Projekts soll daher ein neues Bioreaktorkonzept realisiert werden, um zukünftig auch diese Organismengruppen kultivieren und auf Wertstoffe testen zu können. Das emerse Aerosol-exponierte Produktionsverfahren beinhaltet Vorteile sowohl in der Licht- und CO2-Versorgung, als auch in der Nährstoffallokation und der kontrollierten Wasserversorgung der Cyanobakterien. Darüber hinaus eröffnet diese Fermentationsmethode durch das Einstellen definierter Bedingungen auch ein gezieltes Trocknen der Cyanobakterien, was mit einer Qualitätsveränderung oder Quantitätszunahme bestimmter Wertstoffe korrelieren kann. Eine automatisierte qualitative und quantitative Produktionskontrolle wird während der Projektlaufzeit mittels nicht-invasiver Chlorophyll-Fluoreszenztechnik angestrebt, wobei diese mittels stabiler Isotopen Untersuchungen verifiziert werden soll.

Kooperationspartner

Dr. Michael Lakatos (TU Kaiserslautern)

StatusAbgeschlossenes Projekt
FördermittelgeberDeutsche Forschungsgemeinschaft
Förderzeitraum03/2010-02/2012
FördernummerUL 170/7-1

Veröffentlichungen und Tagungsbeiträge

  • S. Kuhne, D. Strieth, M. Lakatos, K. Muffler, R. Ulber; A new photobioreactor concept enabling the production of desiccation induced biotechnological products using terrestrial cyanobacteria; Journal of Biotechnology 192 (2014) 28-33
  • K. Muffler, M. Lakatos, C. Schlegel, D. Strieth, S. Kuhne, R. Ulber; Application of Biofilm Bioreactors in White Biotechnology; Adv. Biochem. Eng. Biotechnol. 146 (2014) 123-161, DOI: 10.1007/10_2013_267
  • S. Kuhne, D. Strieth, A. Weber, K. Muffler, M. Lakatos, R. Ulber; Screening of two terrestrial cyanobacteria for biotechnological production processes in shaking flasks, bubble columns and stirred tank reactors; Journal of Applied Phycology 26 (2014) 1639-1648, DOI 10.1007/s10811-013-0224-z
  • S. Kuhne, M. Lakatos, S. Foltz, K. Muffler, R. Ulber; Characterisation of terrestrial cyanobacteria for establishing low energy consuming production processes of carotenoids; Sustainable Chemical Processes (2013) 1:6, DOI: 10.1186/2043-7129-1-6
  • K. Muffler, S. Kuhne, R. Ulber, M. Lakatos; Zugang zum Wertstoffspektrum terrestrischer Cyanobakterien GIT Labor-Fachzeitschrift 10 (2011) 670
  • S. Kuhne, K. Muffler, M.Lakatos, R. Ulber; Innovativer Photobioreaktor zur Kultivierung von terrestrischen Cyanobakterien; Jahrestagung ProcessNet 2012
  • K. Muffler, S. Kuhne, M. Lakatos, R. Ulber, Nutzung terrestrischer Cyanobakterien zur Wertstoffproduktion, 28. Jahrestagung der Biotechnologen (2010) Aachen
  • K. Muffler, M. Lakatos, R. Ulber, Utilization of terrestrial cyanobacteria for production of pharmaceutical compounds, 8th European Workshop Biotechnology of Microalgae (2010) Nuthetal
  • K. Muffler, M. Lakatos, R. Ulber, Biotechnologisches Verfahren zur nachhaltigen Gewinnung von Sauerstoff und Nahrungsmitteln aus humanen Stoffwechselendprodukten, Symposium Lunar Base + Bauen für ein Leben auf dem Mond (2009) Kaiserslautern