Rapid Media Transition for Metabolic Control Analysis of Fed-Batch Fermentation Processes

Hannes Link, Dissertation Technische Universität München, 2009

Die Identifikation von Engpässen im Stoffwechsel von Produktionsorganismen ist bisher nicht in biotechnologischen Produktionsprozessen möglich. In dieser Arbeit wurde ein neuer experimenteller Ansatz entwickelt, um Mikroorganismen während eines biotechnologischen Prozesses entnehmen und in einem parallel betriebenen Bioreaktor untersuchen zu können. Über Kurzzeitexperimente von wenigen Minuten werden im Messreaktor verschiedene Stoffwechselsituationen initiiert und die biologischen Antworten mit Hilfe von Stofffluss- und Metabolomanalysen quantitativ erfasst.  Mit Hilfe eines kinetischen Modells des intrazellulären Stoffwechsels und einer Sensitivitätsanalyse konnte damit erstmalig die Kontrollstruktur des Zentralstoffwechsels in Escherichia coli während einer Kultivierung im Zulaufverfahren bestimmt werden.

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Publikationen

• Link H, Anselment B, Weuster-Botz D (2010): Rapid media transition: An experimental approach for steady state analysis of metabolic pathways. Biotechnol Prog 26: 1-10.
• Link H, Anselment B, Weuster-Botz D (2008): Leakage of adenylates during cold methanol/glycerol quenching of Escherichia coli. Metabolomics 4: 240-247.
• Link H, Vera J, Weuster-Botz D, Torres Darias N, Franco-Lara E (2008): Multi-objective steady state optimization of biochemical reaction networks using a constrained genetic algorithm. Comp Chem Eng 32: 1707-1713.
• Link H, Weuster-Botz D (2007): Steady-state analysis of metabolic pathways: Comparing the double modulation method and the lin-log approach. Metab Eng 9: 433-441.

Weitere Publikationen

• Link H, Weuster-Botz D (2011): Upstream Processing: Medium Formulation and Development. In Murray Moo-Young (ed.): Comprehensive Biotechnology, Second Edition, Vol. 2. Elsevier: 119-134.
• Braun M, Link H, Liu L, Schmid RD, Weuster-Botz D (2011): Biocatalytic process optimization based on mechanistic modeling of cholic acid oxidation with cofactor regeneration. Biotechnol Bioeng 108: 1307-1317.
• Tiemeyer A, Link H, Weuster-Botz D (2007): Kinetic studies on autohydrogenotrophic growth of Ralstonia eutropha with nitrate as terminal electron acceptor. Appl Microbiol Biotechnol 76: 75-81.
• Link H, Weuster-Botz D (2006): Genetic algorithm for multi-objective experimental optimization. Bioprocess Biosyst Eng 29: 385-390.
• Franco-Lara E, Link H, Weuster-Botz D (2006): Evaluation of artificial neural networks for modelling and optimization of medium composition with a genetic algorithm. Proc Biochem 41: 2200-2206.
• Havel J, Link H, Hofinger M, Franco-Lara E, Weuster-Botz D (2006): Comparison of genetic algorithms for experimental multi-objective optimization on the example of medium design for cyanobacteria. Biotechnol J 1: 549-555.
• Amidjojo A, Franco-Lara E, Nowak A, Link H, Weuster-Botz D (2005): Asymmetric synthesis of tert-butyl (3R, 5S) 6-chlorodihydroxyhexanoate with Lactobacillus kefir. Appl Microbiol Biotechnol 69: 9-15.