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2018 | OriginalPaper | Buchkapitel

2. Wachstumskinetik

verfasst von : Dirk Weuster-Botz, Ralf Takors

Erschienen in: Bioprozesstechnik

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

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Zusammenfassung

Mikroorganismen (Bakterien, Hefen, Pilze, Mikroalgen) und Gewebezellen (tierische Zellen, pflanzliche Zellen) werden neben isolierten Enzymen als Biokatalysatoren in vielfältiger Weise in der industriellen Produktion eingesetzt. Die quantitative Kenntnis der Reaktionsgeschwindigkeiten dieser Biokatalysatoren (Substratverbrauch, Wachstum und Produktbildung) in Abhängigkeit der Reaktionsbedingungen ist von zentraler Bedeutung für Auslegung und Betrieb von Bioreaktoren. Die grundlegenden Konzepte zur Wachstumsmodellierung von Mikroorganismen und Zellen werden in diesem Kapitel beschrieben.

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Literatur
[1]
Zurück zum Zitat Müller S (2007) Modes of cytometric bacterial DNA pattern: A tool for pursuing growth. Cell Proliferat 40:621–639CrossRef Müller S (2007) Modes of cytometric bacterial DNA pattern: A tool for pursuing growth. Cell Proliferat 40:621–639CrossRef
[2]
Zurück zum Zitat Zwietering MH, Jongenburger I, Rombouts FM, van’t Riet K (1990) Modeling of the bacterial growth curve. Appl Environ Microbiol 56:18575–1881 Zwietering MH, Jongenburger I, Rombouts FM, van’t Riet K (1990) Modeling of the bacterial growth curve. Appl Environ Microbiol 56:18575–1881
[3]
Zurück zum Zitat Bellgardt K-H (1991) Cell models. In: Rehm H-J, Reed G, Pühler A, Stadler P, Schügerl K (Hrsg) Biotechnology, Vol. 4, Measuring, Modeling and Control, VCH, Weinheim, S 267–298 Bellgardt K-H (1991) Cell models. In: Rehm H-J, Reed G, Pühler A, Stadler P, Schügerl K (Hrsg) Biotechnology, Vol. 4, Measuring, Modeling and Control, VCH, Weinheim, S 267–298
[4]
Zurück zum Zitat Monod J (1942) Recherches sur la croissance des cultures bacteriennes, 2. Aufl. Hermann, Paris Monod J (1942) Recherches sur la croissance des cultures bacteriennes, 2. Aufl. Hermann, Paris
[5]
Zurück zum Zitat Andrews JF (1968) A mathematical model for continuous culture of microorganisms utilizing inhibitory substrates. Biotechnol Bioeng 10:707CrossRef Andrews JF (1968) A mathematical model for continuous culture of microorganisms utilizing inhibitory substrates. Biotechnol Bioeng 10:707CrossRef
[6]
Zurück zum Zitat Levenspiel O (1980) The Monod equation: a revisit and a generalization to product inhibition situations. Biotechnol Bioeng 22:1671–1687CrossRef Levenspiel O (1980) The Monod equation: a revisit and a generalization to product inhibition situations. Biotechnol Bioeng 22:1671–1687CrossRef
[7]
Zurück zum Zitat Ierusalimski ND, Neronova NM (1965) Quality concentration of exchange products as dependent on rate of growth of microorganisms. Doklady Akademii Nauk SSSR 161:1437 Ierusalimski ND, Neronova NM (1965) Quality concentration of exchange products as dependent on rate of growth of microorganisms. Doklady Akademii Nauk SSSR 161:1437
[8]
Zurück zum Zitat Edwards VH (1970) The influence of high substrate concentrations on microbial kinetics. Biotechnol Bioeng 12:679CrossRef Edwards VH (1970) The influence of high substrate concentrations on microbial kinetics. Biotechnol Bioeng 12:679CrossRef
[9]
Zurück zum Zitat Pirt SJ (1965) The maintenance energy of bacteria in growing cultures. Proc R Soc Ser B 163:224CrossRef Pirt SJ (1965) The maintenance energy of bacteria in growing cultures. Proc R Soc Ser B 163:224CrossRef
[10]
Zurück zum Zitat Tsao GT, Hanson TP (1975) Extended Monod equation for batch cultures with multiple exponential phases. Biotechnol Bioeng 12:1591–1598CrossRef Tsao GT, Hanson TP (1975) Extended Monod equation for batch cultures with multiple exponential phases. Biotechnol Bioeng 12:1591–1598CrossRef
[11]
Zurück zum Zitat Roels JA (1983) Energetics and kinetics in biotechnology. Elsevier, Amsterdam Roels JA (1983) Energetics and kinetics in biotechnology. Elsevier, Amsterdam
[12]
Zurück zum Zitat Gaden EL (1959) Fermentation process kinetics. J Biochem Microbiol Techn Eng 1:413–429CrossRef Gaden EL (1959) Fermentation process kinetics. J Biochem Microbiol Techn Eng 1:413–429CrossRef
[13]
Zurück zum Zitat Takors R, Wiechert W, Weuster-Botz D (1997) Experimental design for the identification of macrokinetic models and model discrimination. Biotech Bioeng 56:564–576CrossRef Takors R, Wiechert W, Weuster-Botz D (1997) Experimental design for the identification of macrokinetic models and model discrimination. Biotech Bioeng 56:564–576CrossRef
[14]
Zurück zum Zitat Nielsen J (1993) A simple morphologically structured model describing the growth of filamentous microorganisms. Biotechnol Bioeng 41:715–727CrossRef Nielsen J (1993) A simple morphologically structured model describing the growth of filamentous microorganisms. Biotechnol Bioeng 41:715–727CrossRef
[15]
Zurück zum Zitat De Ory I, Romero LE, Cantero D (1998) Modelling the kinetics of growth of Acetobacter aceti in discontinuous culture: influence of the temperature of operation. Appl Microbiol Biotechnol 49:189û193CrossRef De Ory I, Romero LE, Cantero D (1998) Modelling the kinetics of growth of Acetobacter aceti in discontinuous culture: influence of the temperature of operation. Appl Microbiol Biotechnol 49:189û193CrossRef
[16]
Zurück zum Zitat Olsen KN, Budde BB, Siegumfeldt H, Rechinger KB, Jakobsen M, Ingmer H (2002) Noninvasive measurement of bacterial intracellular pH on a single-cell level with green fluorescent protein and fluorescence ratio imaging microscopy. Appl Environ Microbiol 68:4145–4147CrossRef Olsen KN, Budde BB, Siegumfeldt H, Rechinger KB, Jakobsen M, Ingmer H (2002) Noninvasive measurement of bacterial intracellular pH on a single-cell level with green fluorescent protein and fluorescence ratio imaging microscopy. Appl Environ Microbiol 68:4145–4147CrossRef
[17]
Zurück zum Zitat Shimamoto T, Inaba K, Thelen P, Ishikawa T, Goldberg EB, Tsuda M, Tsuchiya T (1994) The NhaB Na+/H+ antiporter is essential for intracellular pH regulation under alkaline conditions in Escherichia coli. J Biochem 116:285–290CrossRef Shimamoto T, Inaba K, Thelen P, Ishikawa T, Goldberg EB, Tsuda M, Tsuchiya T (1994) The NhaB Na+/H+ antiporter is essential for intracellular pH regulation under alkaline conditions in Escherichia coli. J Biochem 116:285–290CrossRef
[18]
Zurück zum Zitat Nicholls DG, Fergusan SJ (1992) Bioenergetics 2. Academic Press, London Nicholls DG, Fergusan SJ (1992) Bioenergetics 2. Academic Press, London
[19]
[20]
Zurück zum Zitat Lehninger AL, Nelson DL, Cox MM (1994) Prinzipien der Biochemie, 2. Aufl. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg Lehninger AL, Nelson DL, Cox MM (1994) Prinzipien der Biochemie, 2. Aufl. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg
[21]
Zurück zum Zitat Schuhmacher T, Löffler M, Hurler T, Takors R (2014) Phosphate limited fed-batch process: Impact on carbon usage and energy metabolism in Escherichia coliEscherichia coli. J Biotechnol 190:96–104CrossRef Schuhmacher T, Löffler M, Hurler T, Takors R (2014) Phosphate limited fed-batch process: Impact on carbon usage and energy metabolism in Escherichia coliEscherichia coli. J Biotechnol 190:96–104CrossRef
[22]
Zurück zum Zitat Pyle AM (1996) Role of metal ions in ribozymes. Met Ions Biol Syst: 479–520 Pyle AM (1996) Role of metal ions in ribozymes. Met Ions Biol Syst: 479–520
[23]
Zurück zum Zitat Silver S (1998) Genes for all metalls – A bacterial view of the periodic table. The 1996 Thom Award Lecture. J Ind Microbiol Biotechnol 20:1–12CrossRef Silver S (1998) Genes for all metalls – A bacterial view of the periodic table. The 1996 Thom Award Lecture. J Ind Microbiol Biotechnol 20:1–12CrossRef
[24]
Zurück zum Zitat Otterbach H (1974) Äthylendiamin-tetraessigsäure. In: Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, Bd 8, 4. Aufl. Verlag Chemie, Weinheim Otterbach H (1974) Äthylendiamin-tetraessigsäure. In: Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, Bd 8, 4. Aufl. Verlag Chemie, Weinheim
[25]
Zurück zum Zitat Silver S, Perry RD (1982) Bacterial inorganic cation and anion transport systems. In: Martonosi AN (Hrsg) Membranes and transport, Bd 2. Plenum Press, New York, S 115–121CrossRef Silver S, Perry RD (1982) Bacterial inorganic cation and anion transport systems. In: Martonosi AN (Hrsg) Membranes and transport, Bd 2. Plenum Press, New York, S 115–121CrossRef
[26]
Zurück zum Zitat Jasper P, Silver S (1977) Magnesium transport in microorganisms. In: Weinberg ED (Hrsg) Microorganisms and minerals, Marcel Dekker, Inc. New York, S. 7–47 Jasper P, Silver S (1977) Magnesium transport in microorganisms. In: Weinberg ED (Hrsg) Microorganisms and minerals, Marcel Dekker, Inc. New York, S. 7–47
[27]
Zurück zum Zitat Marks J (1993) Biological functions of vitamins. In: Ottaway PB (Hrsg) The technology of vitamins in food, Chapman & Hall, London Marks J (1993) Biological functions of vitamins. In: Ottaway PB (Hrsg) The technology of vitamins in food, Chapman & Hall, London
[28]
Zurück zum Zitat Zabriskie DW, Armiger WB, Phillips DH, Albano PA (1982): Trader’s guide to fermentation media formulation. Traders protein, P.O. box 8407, Memphis, Tennessee 38108, USA Zabriskie DW, Armiger WB, Phillips DH, Albano PA (1982): Trader’s guide to fermentation media formulation. Traders protein, P.O. box 8407, Memphis, Tennessee 38108, USA
[29]
Zurück zum Zitat Weuster-Botz D (2000) Experimental design for fermentation media development: Statistical design or global random search? J Bioscience Bioeng 90:473–483CrossRef Weuster-Botz D (2000) Experimental design for fermentation media development: Statistical design or global random search? J Bioscience Bioeng 90:473–483CrossRef
[30]
Zurück zum Zitat Khuri AI, Cornell JA (1987) Response surfaces. Marcel Dekker, New York Khuri AI, Cornell JA (1987) Response surfaces. Marcel Dekker, New York
[31]
Zurück zum Zitat Holland JH (1975) Adaption in natural and artificial systems. The University of Michigan Press, Ann Arbor Holland JH (1975) Adaption in natural and artificial systems. The University of Michigan Press, Ann Arbor
[32]
Zurück zum Zitat Link H, Weuster-Botz D (2006) Genetic algorithm for multi-objective experimental optimization. Bioprocess Biosyst Eng 29:385–390CrossRef Link H, Weuster-Botz D (2006) Genetic algorithm for multi-objective experimental optimization. Bioprocess Biosyst Eng 29:385–390CrossRef
[33]
Zurück zum Zitat Sprave J (1995) Evolutionäre Algorithmen zur Parameteroptimierung. at 43:110–117 Sprave J (1995) Evolutionäre Algorithmen zur Parameteroptimierung. at 43:110–117
Metadaten
Titel
Wachstumskinetik
verfasst von
Dirk Weuster-Botz
Ralf Takors
Copyright-Jahr
2018
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-54042-8_2

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