Untersuchungen zum Sekundärmetabolismus mariner Pilze, Naturstoffscreening und Bioprozessoptimierung mit Hilfe eines kontinuierlichen Bioreaktors

Investigations of secondary metabolism of marine fungi, screening of natural products and optimisation of biological processes via continuous bioreactors

by Peter Grzeganek
Doctoral thesis
Date of Examination:2003-07-03
Date of issue:2004-03-18
Advisor:Prof. Dr. Hartmut Laatsch
Referee:Prof. Dr. Lutz Fitjer
Persistent Address: http://dx.doi.org/10.53846/goediss-2099

 

 

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Description:Dissertation

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Abstract

English

The work in hand is divided into three parts: At first the screening of marine microorganisms with the isolation of their metabolites and the solution of the concerning structures. Furthermore electronically controlled fed-batch fermentation system was developed. At last genetic algorithms were tested in order to optimise the culture medium. Besides HPLC/UV screening 96 marine fungi isolates were screened as well with microbial and chemical methods. These fungi yield only small amounts of crude extracts and showed hardly any biological activity. 1 l fed-batch fermenters (personal fermenters) were designed and constructed. Moreover the concerning digital control panels were developed and realised with special circuits. After that the practical use of 1 l fed-batch fermenters was tested with evolutionary algorithms based on optimisation methods at several terrestrial and marine streptomycetes. Besides isolation of 2-Methylfervenulon and eta- and zeta-Pyrromycinones from the strain GW 7/2495, the new, colourless compound 5-[2-(2-Hydroxy-3-methoxycarbonyl-propyl)-5-methyl-phenyl]-penta-2,4-dien acid could be isolated as well.
Keywords: fed-batch fermenter; evolutionary algorithms; genetic algorithms; fermentation; microbial; microorganisms

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Die vorliegende Arbeit gliedert sich in drei Teile: in das Screening mariner Mikroorganismen mit der Isolierung und Strukturaufklärung ihrer Metabolite, die Entwicklung elektronisch gesteuerter Durchlauffermenter sowie die Erprobung genetischer Algorithmen zur Medienoptimierung. Es wurden 96 marine Pilzisolate einem mikrobiologischen, chemischen und HPLC/UV-Screening unterzogen. Die untersuchten Pilze lieferten nur geringe Mengen an Rohextrakt und besaßen kaum biologische Aktivität. Nach dem Entwurf und Eigenbau von 1 l-Durchfluß-Fermentern (personal fermenter) und der Entwicklung und Realisierung der gesamten zugehörigen elektronischen Steuerung einschließlich der speziellen Platinen konnte der praktische Einsatz einer auf evolutionären Algorithmen basierenden Optimierungsmethode bei mehreren terrestrischen und marinen Streptomyceten getestet werden. Aus dem Stamm GW 7/2495 konnte außer 2-Methylfervenulon, eta- und zeta-Pyrromycinone eine farblose 5-[2-(2-Hydroxy-3-methoxycarbonyl-propyl)-5-methyl-phenyl]-penta-2,4-diensäure isoliert werden, die bisher in der Literatur noch nicht beschrieben wurde.
Schlagwörter: genetische Algorithmen; Fermenter; Medienoptimierung; Mikroorganismen; Isolierung der Metabolite; 540 Chemie
 
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