Biotechnologie 2

Weiße Biotechnologie

Beschreiben Sie die biochemischen Grundlagen der Citronensäureproduktion. Was sind die Voraussetzungen dass Citronensäure produziert werden kann.

Biochemischen Grundlagen:
  • Die Citronensäurebildung beruht auf einer ungewöhnlichen Lokalisierung der Pyruvat Carboxylase im Cytoplasma.
  • Addition von CO2 an Pyruvat via Carboxylase zu Oxalessigsäure
    • Führt zu Auffüllen des Citratcyclus (TCA)
  • Oxalacetat zu Malat über Malat-Dehydrogenase
  • Austausch von Malat gegen Citrat über die Mitochondrien-Membran (Antiporter).
  • CS wird damit aus Mitochondrien ins Cytoplasma und aus Zelle ausgeschleust.
  • Theoretische Reaktionsausbeute: 
    1 M Glucose -----> 1 M Citronensäure
    (Zu 95% erreicht)
 
  • Es kommt also zur CO2 Fixierung
    • erklärt die hohen Ausbeuten der Citronensäurebildung
    • Möglichkeit einer effizienten on-line Kontrolle über CO2 Verlust
Vorraussetzungen:
  • Zuckerkonzentration: muss über 5 % sein, optimal bei 15 - 20 %,
    • Saccharose besser als Glucose
  • pH Wert < 3,
    • sonst Gluconsäurebildung
  • Besonders kritisch ist Metallionenkonzentration des Mediums
    • Mn, Zn, Fe
    • --> Metallionenentfernung
  • Belüftung: > 0.5 vvm, bis zu toxischen Sauerstoffkonzentrationen
 
Metallionenentfernung:
  • Dekationisieren der Zuckerlösung (Melasse)
  • Präzipitation der Metallionen durch Hexacyanoferrat
  • Zugabe von Antagonisten:
    • niedere Alkohole (MeOH, ProOH)
    • Cu2+ Ionen (hemmen Mn Transport)
    • quartäre Ammoniumverbindungen

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