Bioreaktionen: Prinzipien, Verfahren, Produkte

ISBN-13: 9783540567233 / Niemiecki / Miękka / 1993 / 277 str.

Owen P. Ward; B. Vollert-Schmid; C. Syldatk

Opis

Mikroorganismen sind eine wichtige Hilfe bei der Herstellung von Industriechemikalien, Lebensmittelprodukten, Brennmaterialien und Arzneimitteln durch Fermentation (Kultivierung). Obwohl dieser grundlegende Proze bereits seit vielen tausend Jahren genutzt wird, sind in den letzten zwei Jahrzehnten immense Fortschritte in der Technologie der Fermentation gemacht worden und eine Vielfalt neuer und verbesserter Produkte hergestellt worden. Das vorliegende Buch gibt eine vollst ndige, aktuelle Einf hrung in die Fermentationstechnologie, wobei das Schwergewicht auf industriellen Anwendungen und Problemstellungen liegt. Zum Abschlu bringt der Autor noch ein Kapitel ber den Einsatz von Mikroorganismen bei Abfall- und Abwasserbehandlungen. Dieses Buch vermittelt sowohl dem Biotechnologiestudenten als auch dem bereits im Beruf stehenden Biotechnologen eine solide Basis.

Spis treści

1 Einleitung.- 1.1 Fermentation — eine alte Kunst.- 1.2 Das moderne Zeitalter der industriellen Fermentation.- 1.2.1 Mikrobielle Arbeitstechniken.- 1.2.2 Tierische und pflanzliche Zellkulturen.- 1.2.3 Fermentationen im Lebensmittelbereich.- 1.2.4 Backhefe und Einzellerprotein.- 1.2.5 Chemikalien und Nahrungsmittelzusatzstoffe.- 1.2.6 Mikrobielle Enzyme.- 1.2.7 Produkte aus dem Gesundheitsbereich.- 1.2.8 Hybridomtechnik und DNA-Rekombinationstechniken für Fermentationen.- 2 Biologie der technischen Mikroorganismen.- 2.1 Einleitung.- 2.2 Industriell verwendete Mikroorganismen.- 2.3 Zellwachstum.- 2.4 Metabolismus.- 2.4.1 Primärmetabolismus.- 2.4.2 Sekundärmetabolismus.- 2.5 Steuerung des Metabolismus.- 2.5.1 Enzymsynthese und -abbau.- 2.5.2 Anpassung der Enzymaktivität.- 2.5.3 Regulation verzweigter metabolischer Reaktionswege.- 2.6 Substratassimilation/Produktsekretion.- 3 Kultivierungsverfahren und Bioreaktoren.- 3.1 Diskontinuierliche und kontinuierliche Verfahren.- 3.2 Auslegung von Bioreaktoren.- 3.2.1 Aseptische Verfahren.- 3.2.2 Belüftung und Mischvorgang.- 3.2.3 Weitere Reaktortypen.- 3.3 Festphasen-Kultivierungen.- 3.4 Gerätetechnische Ausrüstung und Steuerung.- 4 Grundstoffe für das Wachstum.- 4.1 Kriterien für die Zusammensetzung von Nährmedien.- 4.1.1 Einleitung.- 4.1.2 Einfluß des Mediums auf das Zellwachstum.- 4.1.3 Produktbildung.- 4.1.4 Sauerstoff.- 4.1.5 Kombinationseffekte.- 4.1.6 Physiologie und Morphologie.- 4.1.7 Verfahrenssteuerung.- 4.1.8 Auswirkung des Mediums auf das Downstream-processing.- 4.2 Überblick über Medien für die Kultivierung von Mikroorganismen.- 4.2.1 Kohlenhydrate.- 4.2.2 Stickstoff.- 4.2.3 Komplexe Substrate.- 4.3 Nährmedien für tierische Zellkulturen.- 4.4 Nährmedien für pflanzliche Zellkulturen.- 4.5 Medien für die Stammerhaltung.- 5 Aufarbeitungsverfahren.- 5.1 Einleitung.- 5.2 Trennverfahren.- 5.3 Beispiele für Aufarbeitungsverfahren.- 5.3.1 Nichtflüchtige Stoffwechselprodukte.- 5.3.2 Zellsubstanz, extracelluläre Polysaccharide und Enzyme.- 5.3.3 Weitere Enzymprodukte.- 6 Produktion von Biomasse.- 6.1 Einleitung.- 6.2 Produktion von Einzeller-Protein.- 6.2.1 Substrate.- 6.2.2 Wirtschaftlichkeit der SCP-Produktion.- 6.2.3 Wahl des Mikroorganismus.- 6.2.4 Aufbau des Bioreaktors.- 6.2.5 Produktqualität und -Sicherheit.- 6.2.6 Verfahren zur SCP-Produktion.- 6.2.7 SCP-Produktion durch Photosynthese.- 6.3 Mikrobielle Impfkulturen.- 6.3.1 Starterkulturen zur Produktion von Lebensmitteln ..- 6.3.2 Weitere Anwendungen für mikrobielle Impfkulturen.- 7 Nahrungsmittelfermentationen.- 7.1 Einleitung.- 7.2 Alkoholische Getränke.- 7.2.1 Biologie der Hefefermentation.- 7.2.2 Malo-Lactat-Gärung.- 7.2.3 Brauen.- 7.2.4 Whisky.- 7.2.5 Wein.- 7.3 Käse.- 7.4 Brot.- 7.5 Fermentierte Lebensmittel aus Soja.- 7.6 Fermentationen von Fleisch.- 7.7 Essig.- 8 Industriechemikalien.- 8.1 Organische Grundchemikalien.- 8.1.1 Einleitung.- 8.1.2 Ethanol.- 8.1.3 Citronensäure.- 8.1.4 Gluconsäure.- 8.1.5 Methylenpyruvat.- 8.1.6 Milchsäure.- 8.1.7 Glycerol.- 8.1.8 Aceton-Butanol.- 8.1.9 Essigsäure.- 8.1.10 2,3-Butandiol.- 8.2 Gibberellinsäure.- 8.3 Biopolymere.- 8.3.1 Mikrobielle Polysaccharide.- 8.3.2 Poly-?-hydroxybutyrat (PHB).- 8.4 Bioinsektizide.- 9 Lebensmittelzusatzstoffe.- 9.1 Einleitung.- 9.2 Aminosäuren.- 9.2.1 Glutaminsäure.- 9.2.2 Lysin.- 9.3 Nucleoside.- 9.4 Vitamine.- 9.4.1 Vitamin B12.- 9.4.2 Riboflavin (Vitamin B2).- 9.5 Fette und Öle.- 10 Arzneimittel.- 10.1 Antibiotika.- 10.1.1 Penicilline.- 10.1.2 Tetracycline.- 10.1.3 Neuere Forschungen zur Herstellung von Antibiotika.- 10.2 Steroidbiotransformationen.- 10.2.1 Biotransformationen.- 10.2.2 Neue Entwicklungen auf dem Gebiet der Steroidtransformationen.- 10.3 Ergot-Alkaloide.- 10.4 Produkte aus mikrobieller rekombinierter DNA.- 10.5 Impfstoffe.- 10.5.1 Produktion von Bakterienzellen für Impfstoffe.- 10.5.2 Produktion bakterieller Toxine als Impfstoffe.- 10.5.3 Produktion viraler Impfstoffe.- 10.5.4 Produktion von isolierten Antigenen und Impfstoffen aus ganzen Zellen.- 10.5.5 Entwicklung von Impfstoffen mit Hilfe rekombinanter DNA.- 10.6 Monoklonale Antikörper.- 10.6.1 Entwicklung von Hybridom-Zellen.- 10.6.2 Produktion von monoklonalen Antikörpern.- 10.6.3 Entwicklung verbesserter monoklonaler Antikörper ..- 10.7 Weitere Produkte aus Säugetierzellkulturen.- 10.8 Zytostatika.- 10.8.1 Anthracycline.- 10.8.2 Interferon.- 10.9 Weitere mikrobielle Pharmazeutika.- 10.10 Shikoninproduktion durch Pflanzenzellkulturen.- 11 Technische Enzyme.- 11.1 Enzymanwendungen.- 11.2 Neuere Entwicklungen.- 11.2.1 Milchverarbeitung.- 11.2.2 Neue Enzyme zum Brauen und zur Stärkehydrolyse.- 11.2.3 Abbau von Polysacchariden aus pflanzlichen Zellwänden.- 11.2.4 Enzymreaktionen in organischen Phasen.- 11.3 Produktion von Enzymen.- 11.3.1 Allgemeingültige Produktionsverfahren.- 11.3.2 Verfahren zur Enzym-Immobilisierung.- 11.3.3 Biosynthese mikrobieller Enzyme.- 11.4 Produktion von rekombinanten Enzymen.- 12 Abwasser- und Abfallbehandlung.- 12.1 Einleitung.- 12.2 Methoden zur Wasseraufbereitung.- 12.2.1 Aerobe Abwasserbehandlung.- 12.2.2 Anaerobe Abfallbehandlung.- 12.3 Mikrobielle Impfkulturen und Enzyme zur Abfallbehandlung.- Literatur.- Quellennachweise.