Einfluss von Kultivierungsparametern auf die Morphologie und Produktbildung von Aspergillus niger

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird eine umfassende Charakterisierung der Morphologie und Produktbildung des Modellstammes Aspergillus niger SKAN1015 in Abhängigkeit von verschiedenen environomischen Bedingungen durchgeführt. Beispielhaft erfolgt in Batchkultivierungen die Variation des volumenbezogenen rührerinduzierten Leistungseintrags (6 bis 2919 W m-3), der Sporenkonzentration zu Kultivierungsbeginn (104 bis 107 Sporen mL-1) sowie des pH-Werts (konstanter pH-Wert, pH-Shift) als maßgebliche Faktoren, die die Morphologie und Produktbildung beeinflussen. Als Modellprodukt wird dabei das homolog-rekombinante Enzym β-Fructofuranosidase (SUCA, EC 3.2.1.26) unter Regulation des konstitutiven Promotors der Pyruvatkinase (Ppki) betrachtet. Zur Beschreibung der Morphologie in Abhängigkeit vom Environom wird kultivierungsbegleitend das Biomasse- und Pelletwachstum u. a. anhand bildanalytischer Auswerteverfahren bestimmt sowie die intrapartikuläre Pelletstruktur über mikroskopische Aufnahmen und Mikrotomschnitte repräsentativer Pellets charakterisiert. Die Bildung von β-Fructofuranosidase wird ausgehend von der Genexpression über die Synthese bis hin zur Freisetzung in den Kultivierungsüberstand unter Berücksichtigung environomischer und morphologischer Parameter untersucht. Darüber hinaus werden zur Analyse des physiologischen Zustands der Biomasse sowohl Stoffwechselprozesse als auch Expressionsanalysen ausgewählter Gene aus den Bereichen Morphologie, Metabolismus, Stressantwort und Sekretion betrachtet. Durch diese systematische Analyse von Prozessen auf genetischer, mikro- und makroskopischer Ebene werden vielfältige Verknüpfungen von Environom, Morphologie und Produktbildung identifiziert und schließlich Optimierungspotentiale des Produktionsprozesses mit filamentösen Mikroorganismen aufgezeigt.