Industrielle Mikrobiologie

ISBN-13: 9783642674273 / Niemiecki / Miękka / 2011 / 720 str.

Hans-Jurgen Rehm; H. -J Rehm

Spis treści

Entwicklung der technischen Mikrobiologie.- 1 Technisch wichtige Mikroorganismenarten und Zellen.- 1. Viren.- 2. Bakterien.- 3. Pilze.- 4. Photosynthetische Mikroorganismen.- 5. Zellen bzw. Gewebe, Zellteile.- 6. Protozoen.- Literatur.- 2 Entwicklungsbedingungen für Mikroorganismen.- 1. Allgemeine Substratansprüche der Mikroorganismen.- 2. Weitere Bedingungen zur Mikroorganismenentwicklung.- 3. Substrate zur technischen Mikroorganismenzucht.- Literatur.- 3 Zentraler Stoffwechsel der Mikroorganismen.- 1. Hexoseabbau über den Fructose-diphosphat-Weg (FDP-Weg).- 2. Hexoseabbau über den oxidativen Pentose-phosphat-Weg (PP-Weg).- 3. Hexoseabbau über den Entner-Doudoroff-Weg (ED-Weg).- 4. Verbreitung der Hexoseabbauwege unter den Mikroorganismen.- 5. Oxidation von Kohlenwasserstoffen.- 6. Tricarbonsäure-Zyklus (TCC).- 7. Weitere Grundstoffwechselvorgänge.- Literatur.- 4 Mikrobielle Biosynthesen industriell wichtiger Sekundärprodukte (peripherer Stoffwechsel).- 1. Polyketide.- 2. Fettsäuren und Fette.- 3. Polyacetylene.- 4. Isoprenoide.- 5. Weitere Wege der Biosynthese sekundärer Produkte.- Literatur.- 5 Mikroorganismengenetik unter industriellen Gesichtspunkten.- 1. Allgemeines.- 2. Mutationen.- 3. Induktion von Mutationen.- 4. Anreicherung von Mutanten.- 5. Übertragung von Merkmalen und genetische Rekombination.- 6. Regulation des Stoffwechsels.- 7. Gentechnologie.- 8. Anwendungsgebiete der Genetik in der industriellen Mikrobiologie.- Literatur.- 6 Anreicherung, Isolierung und Haltung von Mikroorganismen und Zellen.- 1. Anreicherung und Isolierung von Mikroorganismen und Zellen.- 2. Besondere Testverfahren.- 3. Haltung von Produktionsstämmen.- 4. Mikroorganismensammlungen.- 5. Patentschutz für Mikroorganismen.- Literatur.- 7 Entwicklungskinetik der Mikroorganismen.- 1. Diskontinuierliche Kultur.- 2. Grundlagen der kontinuierlichen Mikroorganismenzucht.- 3. Gesetzmäßigkeiten bei der Produktbildung.- Literatur.- 8 Die Abschnitte der Fermentation.- 1. Allgemeines.- 2. Übersicht über den Ablauf biotechnologischer Verfahren.- 3. Substrate und Herstellung des Fermentationsmediums.- 4. Sterilisation.- 5. Herstellung der Impflösung.- 6. Fermentation.- a) Bioreaktoren.- b) Sterilhaltung.- c) Belüftung und Bewegung von Fermentationslösungen.- d) Meß-und Regeltechnik.- e) Schaumzerstörung.- 7. Trennung von Biomasse und Kulturflüssigkeit.- 8. Produktisolierung.- 9. Trocknung.- 10. Rückstandsbeseitigung.- 11. Scale up.- Literatur.- 9 Bioreaktoren.- 1. Allgemeines.- 2. Reaktoren für Oberflächenverfahren.- 3. Reaktoren für Submersverfahren.- Literatur.- 10 Kontinuierliche Verfahren.- 1. Semikontinuierliche Fermentation.- 2. Kontinuierliche Fermentation.- Literatur.- 11 Biomasse zur Mikroorganismengewinnung.- I. Backhefeherstellung.- 1. Allgemeines.- 2. Mikroorganismen.- 3. Biochemie und Regulation.- 4. Technik der Backhefeherstellung.- 5. Schädlinge der Backhefeerzeugung.- 6. Trockenhefe.- 7. Anwendung.- II. Gewinnung von Mikroorganismen für technische, biochemische oder medizinische Zwecke.- 1. Mikroorganismen als Starterkulturen in der Lebensmittelwirtschaft.- 2. Mikroorganismen als Futterzusätze.- 3. Mikroorganismen zur Therapie.- 4. Mikroorganismen zur Anwendung im Pflanzenschutz.- 5. Mikroorganismen für biochemische Anwendungen.- 6. Mikroorganismen für Bodenimpfungen.- Literatur.- 12 Biomasse zur Proteinerzeugung.- I. Übersicht.- IL Biomasse aus Zuckern, Polysaccharidhydrolysaten und organischen Säuren.- III. Biomasse aus Cellulose.- IV. Biomasse aus gasförmigen Alkanen und deren Alkoholen.- V. Biomasse aus langkettigen Alkanen.- VI. Biomasse mit Knallgasbakterien.- VII. Biomasse aus Abwässern.- VIII. Anwendung von Biomasse.- Literatur.- 13 Züchtung von Pilzen mit Fruchtkörpern.- 1. Allgemeines.- 2. Regulation.- 3. Champignonzucht auf festem Substrat.- 4. Zucht weiterer Pilze auf erdhaltigem Substrat.- 5. Zucht von Pilzen auf Holz.- 6. Zucht von Mykorrhizapilzen.- 7. Fruchtkörperbildung höherer Pilze im Submers verfahr en.- Literatur.- 14 Biomassegewinnung aus photosynthetischen Mikroorganismen.- 1. Allgemeines.- 2. Mikroorganismenarten.- 3. Biochemie und Regulation.- 4. Verfahren zur Massenzucht photosynthetischer Mikroorganismen.- 5. Verfahren zur Energiegewinnung unter Verwendung von Algen.- 6. Anwendung und Bedeutung der Massenzucht phototropher Mikroorganismen.- Literatur.- 15 Essigsäure.- 1. Allgemeines.- 2. Mikroorganismen.- 3. Biochemie und Regulation.- 4. Verfahren zur Herstellung von Essigsäure.- 5. Verarbeitung des fertigen Essigs.- 6. Essigsorten.- 7. Schädlinge.- 8. Verwendung.- Literatur.- 16 Milchsäure.- 1. Allgemeines.- 2. Mikroorganismen.- 3. Biochemie und Regulation.- 4. Herstellungstechnik.- 5. Milchsäureherstellung mit Pilzen.- 6. Anwendung.- Literatur.- 17 Citronensäure.- 1. Allgemeines.- 2. Mikroorganismen.- 3. Chemie.- 4. Biochemie und Regulation.- 5. Herstellungstechnik.- 6. Aufarbeitung der Fermentationslösungen.- 7. Anwendung.- 8. Isocitronensäure und Alloisocitronensäure.- Literatur.- 18 Weitere organische Säuren.- 1. Propionsäure.- 2. Brenztraubensäure.- 3. Oxalsäure.- 4. Fumarsäure.- 5. Äpfelsäure.- 6. ?-Ketoglutarsäure.- 7. Itaconsäure.- 8. Aconitsäure.- 9. Weinsäure.- 10. Gluconsäure und Abkömmlinge.- 11. Weitere Aldonsäuren aus Pilzen.- 12. Kojisäure.- 13. Gallussäure.- 14. Ustilaginsäure.- 15. Urocansäure.- 16. Sonstige organische Säuren.- Literatur.- 19 Äthanol und Fuselöle.- 1. Mikroorganismen.- 2. Biochemie und Regulation.- 3. Herstellungstechnik auf gärungsphysiologischem Wege.- 4. Aufarbeitung und Fuselöle.- 5. Besondere Brennereierzeugnisse.- 6. Verwendung.- 7. Bildung höherer Alkohole aus Aminosäuren durch Hefen.- Literatur.- 20 Butanol-Aceton und weitere primäre Produkte aus Clostridien.- 1. Allgemeines.- 2. Mikroorganismen.- 3. Biochemie und Regulation.- 4. Herstellungstechnik.- 5. Kontrolle der Gärung.- 6. Gärungsnebenprodukte.- 7. Verwendung von Butanol und Aceton.- 8. Butanol-Isopropanol-Gärung.- 9. Herstellung von Isopropanol aus Aceton.- 10. Aceton-Äthanol-Gärung.- 11. Buttersäuregärung.- Literatur.- 21 Polyole.- I. Glycerin.- II. 2,3-Butandiol.- III. Weitere Polyole.- Literatur.- 22 Aminosäuren.- 1. Allgemeines.- 2. Mikroorganismen.- 3. Biologie, Regulation und technische Herstellung durch Fermentation.- 4. Bildung aus Intermediärprodukten durch freie oder gebundene Mikroorganismen oder Enzyme.- 5. Anwendung.- Literatur.- 23 Nucleinsäuren, Nucleotide, Nucleoside, Nucleotidbasen und ähnliche Substanzen.- 1. Allgemeines und Chemie.- 2. Bildung von RNA und DNA in Mikroorganismen.- 3. Hydrolyse von Nucleinsäuren mit Penicillium- und Streptornyces-Nudeasen.- 4. Bildung von Nucleinsäure-verwandten Substanzen durch direkte Fermentation.- 5. Bildung von Nucleinsäure-verwandten Substanzen aus Vorstufen.- Literatur.- 24 Enzyme.- 1. Allgemeines.- 2. Biologie, Biochemie und Regulation.- 3. Technische Verfahren zur Enzymherstellung.- 4. Wichtige mikrobiell hergestellte Enzyme.- 5. Anwendung von Enzymen.- Literatur.- 25 Immobilisierte Zellen und Enzyme.- I. Immobilisierte Zellen.- 1. Allgemeines.- 2. Verfahren mit immobilisierten Zellen.- II Immobilisierte Enzyme.- 1. Allgemeines.- 2. Enzym-Reaktoren.- 3. Verfahren mit immobilisierten Enzymen.- Literatur.- 26 Polysaccharide und Saccharide.- 1. Allgemeines.- 2. Mikroorganismen.- 3. Chemie und Biosynthese.- 4. Herstellungstechnik.- 5. Anwendung der Polysaccharide.- Literatur.- 27 Lipide.- 1. Allgemeines.- 2. Biochemie und Regulation.- 3. Technik der mikrobiologischen Lipidherstellung.- 4. Verwendung und Möglichkeiten zur technischen Produktion.- Literatur.- 28 Antibiotica.- I. Allgemeines.- II ?-Lactam-Antibiotica, besonders Penicilline und Cephalosporine.- III. Peptid- und Depsipeptid-Antibiotica.- IV. Aminoglycosid-Antibiotica.- V. Makrocyclische Lacton-Antibiotica.- VI. Tetracycline.- VII. Aromatische Antibiotica.- VIII. Weitere wichtige Antibiotica.- IX. Wichtige Antibiotica für nicht-medizinische Anwendungen.- Literatur.- 29 Vitamine und Coenzyme.- I. ?-Carotin, Xanthophylle und andere Carotinoide.- II Vitamin B2 (Riboflavin).- III. Biotin.- IV. Corrinoide (Vitamine der B12-Gruppe).- V. L-Ascorbinsäure (Vitamin C).- VI. Ergosterin (Provitamin D2).- VII. Weitere Vitamine und Coenzyme.- Literatur.- 30 Gibberelline und andere Wuchsstoffe, Farb-und Aromastoffe.- I. Gibberelline.- II Weitere Wuchsstoffe.- III. Farbstoffe.- IV. Mikrobielle Aromastoffe.- Literatur.- 31 Mutterkornalkaloide und weitere pharmakologisch aktive Substanzen.- I. Mutterkornalkaloide.- II. Psilocybin und Psilocin und andere Psychopharmaka.- III. Weitere mikrobiell hergestellte Substanzen von pharmakologischem Interesse.- Literatur.- 32 Mikrobielle Stoffumwandlungen.- 1. Allgemeines.- 2. Mikrobielle Oxidationen.- 3. Mikrobielle Reduktionen.- 4. Seitenkettenabbau.- 5. Herstellungstechnik.- 6. Wichtige Steroide, die mit Hilfe von Mikroorganismen hergestellt warden.- 7. Mikrobielle Umwandlung nicht-steroider Verbindungen.- Literatur.- 33 Bier und bierähnliche Getränke.- I. Bier.- 1. Allgemeines.- 2. Mikroorganismen.- 3. Wichtige biochemische Vorgänge bei der Bierherstellung.- 4. Technische Herstellung.- 5. Biertypen.- 6. Bierfehler.- II. Saké.- III. Weitere bierähnliche Getränke.- Literatur.- 34 Wein und Sekt.- I. Wein.- II Sekt (Schaumwein).- Literatur.- 35 Milchprodukte, soweit sie mit Hilfe von Mikroorganismen hergestellt warden.- I. Säuerung von Rahm bei der Butterherstellung.- II Sauermilchprodukte.- III. Herstellung von Käse.- Literatur.- 36 Herstellung von Lebensmitteln mit Mikroorga nismen (außer alkoholischen Getränken und Milchprodukten).- I. Mikroorganismen bei der Brotherstellung.- II. Herstellung von Sauerprodukten mit Milchsäurebakterien.- III. Silierung von Futter mit Hilfe von Milchsäurebakterien.- IV. Herstellung orientalischer Lebensmittel mit Hilfe von Mikroorganismen.- V. Mikroorganismen bei der Kakao- und Kaffeeherstellung.- VI. Mikroorganismen bei der Tabakfermentation.- VII. Mikroorganismen bei der Wurstherstellung.- VIII. Mikroorganismen bei der Trockeneiherstellung.- Literatur.- 37 Pflanzliche und tierische Zell- und Gewebekulturen.- I. Zucht isolierter Pflanzenzellen und –gewebe.- 1. Allgemeines.- 2. Isolierung von Pflanzenzellen.- 3. Vermehrung der Pflanzenzellen.- 4. Haploiden-Kultur und Protoplasten-Verschmelzung.- 5. Anwendung von Pflanzenzell- und Gewebekulturen.- II. Zucht isolierter tierischer Zellen und Gewebe.- 1. Allgemeines.- 2. Technik der Züchtung von Zellen und Geweben.- 3. Produkte mit Hilfe tierischer Zell- und Gewebekulturen.- Literatur.- 38 Mikroorganismen bei Metall- und Ölgewinnung.- I. Laugung (Leaching) von Metallen.- 1. Allgemeines.- 2. Mikroorganismen und Biochemie.- 3. Leaching techniken.- II. Anreicherung von Elementen durch Mikroorganismen.- III. Lagerstättenbildung durch Mikroorganismen (besonders sulfatreduzierende Mikroorganismen).- IV. Mikrobielle Erschließung von Öllagerstätten.- Literatur.- 39 Weitere Verfahren mit Mikroorganismen.- I. Herstellung radioaktiv markierter Substanzen mit Hilfe von Mikroorganismen.- II. Analytik mit Mikroorganismen.- III. Mikroorganismen in Aerosolen (Aerobiologie).- IV. Mikrobiologisch-biochemische Energiezellen.- V. Wasserstoffbildung durch Mikroorganismen.- VI. Energiegewinnung mit Mikroorganismen.- VII. Mikrobielle Stickstoffixierung.- VIII. Biotechnologische Probleme der Raumfahrt.- IX. Mikroorganismen bei der Lederherstellung.- X. Mikroorganismen bei der Flachsröste.- XL Weitere mikrobiologische Aktivitäten von industriellem Interesse.- Literatur.- 40 Biologische Abwasserbeseitigung und Methanbildung.- 1. Allgemeines.- 2. Allgemeine Technik der Abwasserreinigung.- 3. Oxidative biologische Verfahren zur Abwasserreinigung.- 4. Nitrifikation und Denitrifikation.- 5. Anaerobe biologische Verfahren zur Abwasserreinigung.- 6. Weitere Methangärungen.- 7. Neue Entwicklungen in der Abwasserreinigung.- Literatur.- 41 Verwertung landwirtschaftlicher Abfälle.- 1. Allgemeines.- 2. Verfahren.- Literatur.- 42 Müll- und Schlammverwertung durch Kompostierung.- 1. Allgemeines und Mikroorganismen.- 2. Technische Verfahren.- 3. Verwendung.- Literatur.- 43 Materialzerstörung und Abbau besonderer Substanzen durch Mikroorganismen.- I. Allgemeines.- II. Zerstörung von Holz, Holz- und Celluloseprodukten.- III. Zerstörung von Textilfasern.- IV. Abbau von Materialien aus Kautschuk und Kunststoffen.- V. Abbau von Fetten und Ölen.- VI. Zerstörung von Farben und Anstrichen.- VII. Abbau von Kohlenwasserstoffen und Explosionsstoffen.- VIII. Zerstörung von Leder.- IX. Verderb von Lebensmitteln und Pharmazeutica.- X. Zerstörung mineralischer Baustoffe und Gläser.- XL Zerstörung von Metallen.- XII. Abbau sonstiger Substanzen.- Literatur.