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Titelaufnahme

Titel
Optimierung der Produktion von Squalen in Aurantiochytrium limacinum SR21 mittels statistischer Versuchsplanung / eingereicht von Martin Schott
VerfasserSchott, Martin
GutachterHolubar, Peter
Erschienen2014
Umfang92 S. : graph. Darst.
HochschulschriftWien, Univ. für Bodenkultur, Masterarb., 2014
Anmerkung
Zsfassung in engl. Sprache
SpracheDeutsch
DokumenttypMasterarbeit
Schlagwörter (DE)Fermentation, Squalen, Mikroalgen, Aurantiochytrium limacinum SR21, Versuchsplanung
Schlagwörter (EN)fermentation, squalene, microalgae, Aurantiochytrium limacinum SR21, design of experiments
Schlagwörter (GND)Aurantiochytrium limacinum / Squalen / Fermentation
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-6393 Persistent Identifier (URN)
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Optimierung der Produktion von Squalen in Aurantiochytrium limacinum SR21 mittels statistischer Versuchsplanung [2.07 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

In dieser Arbeit wurde die Fermentation von Aurantiochytrium limacinum SR21 optimiert. Der Stamm ist in der Lage einen Großteil der Lipide in Squalen umzuwandeln. Als Kohlenstoffquelle diente in der vorliegenden Arbeit Glukose (20 g l-1). Zur Versorgung mit Stickstoff wurde eine Mischung aus Hefeextrakt und Pepton aus Kasein (jeweils 8 g l-1) verwendet. Zur Optimierung der Fermentationsparameter pH-Wert, Temperatur und Mindestprozentanteil von Sauerstoff im Medium (pO2 Konzentration) wurde mit der Statistiksoftware JMP ein statistischer Versuchsplan (Design of Experiments, DoE) mit 16 Versuchsläufen erstellt und abgearbeitet. Bei einer Temperatur von 25 C erfolgte das Wachstum mit spezifischen Wachstumsraten von 0,128 bis 0,281 h-1 und damit schneller als bei 20 C ( von 0,091 bis 0,197 h-1). Auch bei einer hohen pO2 Konzentration (min. 50 %) wuchsen die Zellen schneller, mit Wachstumsraten von 0,154 bis 0,281 h-1, als bei einer kleineren pO2 Konzentration von mindestens 30 % ( von 0,091 bis 0,256 h-1). Bei der Squalenproduktion zeigte sich ein umgekehrter Einfluss der Parameter Temperatur und pO2 Konzentration. Bei 20 C lag der Squalengehalt zwischen 0,048 und 0,090 mg Squalen pro g BTS, wohingegen bei 25 C nur zwischen 0,012 und 0,026 mg Squalen pro g BTS gemessen werden konnten. Die Werte der Qualitätsmerkmale wurden mittels JMP über eine nicht-lineare Regression als Koeffizienten einer Polynomfunktion 2. Grades dargestellt und eine Vorhersageformel erstellt. Mit diesen Formeln können die optimierten Bedingungen für jedes Qualitätsmerkmal mitsamt einem vorhergesagten Wert dargestellt werden. Bei optimierten Bedingungen für das Wachstum (25 C, pH 6,6, pO2 Konzentration von min. 50 %) wird eine spezifische Wachstumsrate von 0,29 h-1 vorhergesagt. Die optimierten Bedingungen für die Squalenproduktion lassen bei einer Temperatur von 20 C, einer pO2 Konzentration von 41,3 % und einem pH Wert von 5,5, einen Squalengehalt von 0,101 mg Squalen pro g BTS erwarten.

Zusammenfassung (Englisch)

In this study the fermentation with Aurantiochytrium limacinum SR21 was optimized. It is capable to convert a large amount of the produced lipids to squalene. Squalene is a triterpenic hydrocarbon. The carbon source in this study was glucose (20 g l-1) and for the nitrogen supply a mixture out of yeast extract (8 g l-1) and tryptone (8 g l-1) was used. To optimize the parameters temperature (20 25 C), pH value (pH 5.5 7) and the minimum concentration of oxygen in the media (pO2 concentration, 30 50 %) a design of experiment with 16 runs was build up with the statistical software JMP. At a temperature of 25 C the growth occurred with specific growth rates between 0,128 and 0,281 h-1 and so was clearly faster than at 20 C ( 0,091 to 0,197 h-1). The parameter pO2 concentration showed similar effects, whereas the specific growth rates were between 0,154 to 0,281 h-1 at a pO2 concentration of at least 50 % and only between 0,091 and 0,256 h-1 at a pO2 concentration of at least 30 %. The quantified squalene contents showed contrary effects of temperature and pO2 concentration. At 20 C the values of the squalene content were between 0,048 and 0,09 mg squalene per g biomass and so higher than at 25 C (0,012 0,026 mg squalene per biomass). In this study no comparable effect of the pH value of the media could be shown. The relationship between the responses and an independent variable were expressed in second-polynomial models, whereas the correlation coefficients of the models were obtained by nonlinear regression analysis with use of JMP. The model for every response shows the optimized data and the predicted values. At optimized conditions for the response “growth rate”, with 25 C, pH 6.6 and a pO2 concentration of at least 50 % a specific growth rate of 0.29 h-1 is predicted. The optimized conditions for squalene production will be at 20 C, pH 5.5 and a pO2 concentration of at least 30 % and provide a squalene content of 0,101 mg squalene per g biomass.