Modellgestützte Verfahrensentwicklung

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Die L-Glutaminsäure, bekannt für die geschmacksverstärkende Wirkung ihres Natriumsalzes, Glutamat, ist ein bedeutendes biotechnologisches Produkt mit einer jährlichen Produktion von über 400.000 Tonnen. Die Optimierung des Fermentationsprozesses, der zur industriellen Herstellung genutzt wird, sowie die Suche nach ökonomisch vorteilhafteren Alternativen sind von großem Interesse. In der vorliegenden Arbeit wird ein altersstrukturiertes Populationsmodell entwickelt, das ein besseres Verständnis der Glutaminsäurefermentation ermöglicht. Die Biomasse wird in wachsende und produzierende Zellen unterteilt. Das Wechselspiel dieser Zelltypen, beeinflusst durch den Wachstumsfaktor Biotin und die Vorstufen Ammonium und Glukose, bestimmt die spezifischen Wachstums- und Produktionsraten. Das Modell kann das dynamische Verhalten des Systems nachbilden und ermöglicht die Simulation von Fermentationen unter verschiedenen Betriebsbedingungen mit einem einheitlichen Satz von Gleichungen und Parametern. Es liefert neue Erkenntnisse zur Korrelation zwischen Substrataufnahme und Produktausschleusung für Corynebacterium glutamicum und bietet wichtige Informationen für die Umwandlung des Produktionsverfahrens in einen mehrstufigen kontinuierlichen Prozess.