Projektliste Forschungs- und Entwicklungsvorhaben

Tier - Tierernährung

Projekt:

Biotechnische Herstellung von L-Methionin

FKZ:	Laufzeit:
03OE403/2	01-03-2005 bis 28-02-2008

Ausführende Stelle:

Technische Universität Braunschweig, Institut für Biochemie und Biotechnologie, Spielmannstr. 7, 38106 Braunschweig Ansprechpartner: Prof. Dr. Siegmund Lang Telefon: 0531/391-5737 Email: S.Lang@tu-bs.de

Kurzportrait:

Laut EG-Verordnung (EWG Nr. 2092/91) wird der Einsatz von konventionellen Futtermittelausgangserzeugnissen in der ökologischen Nutztierfütterung künftig untersagt. Der Zusatz von natürlich vorkommenden Mikroorganismen könnte eine Alternative bieten, um Aminosäureninbalancen in Futterrationen auszugleichen. Ziel des Vorhabens ist es, L-Methionin in einem biotechnischen Verfahren unter ökologischen Bedingungen herzustellen. Zur Herstellung werden ausschließlich natürlich vorkommende Mikroorganismen (keine GVO-Relevanz) und ökologisch produzierte Substratquellen eingesetzt. Zur Ermittlung geeigneter Mikroorganismen mit hohen Methioningehalten und relevanten Produktivitäten werden Screening- und Kultivierungsversuche durchgeführt. Auf Grundlage der Ergebnisse aus der Aminosäurenanalytik wird entschieden, ob es ernährungsphysiologisch vorteilhafter ist, die komplette Biomasse als Futterkomponente zu nutzen oder das Methionin aus der Biomasse in einem weiteren Schritt zu isolieren. Die Screening- und Kultivierungsversuche von natürlich vorkommenden Mikroorganismen aus Erdproben und aus Stoffsammlungen werden vom Projektnehmer durchgeführt. Die Kooperationspartner, das Institut für Biochemie und Biotechnologie der Technischen Universität Braunschweig, übernimmt die Sceening- und Kultivierungsversuche von natürlich vorkommenden Mikroorganismen aus dem Meer und aus Stammsammlungen.

Kurzfassung der Ergebnisse:

Eine neue im August 2005 in Kraft getretene EU-Verordnung verbietet den Einsatz von chemisch synthetisiertem Methionin als Futtermittelzusatz im Ökolandbau. Deshalb ist die biotechnische Produktion von Methionin von großem Interesse. Der Modellorganismus für die durchgeführten Versuche, Corynebacterium glutamicum, wird auch zur Produktion von Lysin und Glutaminsäure eingesetzt. Der Wildtyp ist nicht in der Lage, L-Methionin überzuproduzieren. Deshalb sind Experimente durchgeführt worden, bei denen diese Organismen mit UV-Licht bestrahlt wurden (ungerichtete Zufallsmutagenese) und die überlebenden ca. 0,1% der Zellen sind auf Selektionsmedien kultiviert worden, um einen Überproduzenten aufzufinden. Dieses Screeningverfahren wurde mit hohem Probendurchsatz angewendet, um die Chance zu erhöhen, eine entsprechende L-Methionin überproduzierende Mutante zu detektieren. Da die Selektion mit Methioninanaloga wie Ethionin nur ein hinreichendes, jedoch kein ausreichendes Selektionskriterium war, konnte auf diesem Wege trotz umfangreicher Untersuchungen kein Überproduzent hergestellt werden. Die schnelle qualitative Aminosäureanalyse erfolgte über Dünnschichtchromatographie, die genaue quantitative Analyse erfolgte durch Gaschromatographie. Die Firma Kyowa Hakko aus Japan stellte uns einen Stamm von C. glutamicum zur Verfügung, den wir unter der institutsinternen Nr. TU737 in den folgenden Versuchen einsetzten. In den ersten Kultivierungen dieses Stammes nach Informationen obiger Firma konnten Methioninkonzentrationen von ca. 125 mg/l nach 5 Tagen erreicht werden. Unter Verwendung eines Minimalmediums konnte die L-Methioninproduktion sowohl im Schüttelkolben- wie auch im Bioreaktormaßstab (3,5 L) auf ca. 900 mg/l gesteigert werden. Die Verwendung hoher Schüttelraten im Schüttelkolbenmaßstab und hoher Drehzahlen im Bioreaktor konnte die Versorgung des Mediums mit Sauerstoff verbessern, was die Produktion von L-Methionin deutlich erhöhte.

Symbolerläuterung:

Diese Projekte sind noch in Bearbeitung.

Diese Projekte sind abgeschlossen.