Fermentatie en Metabolisme
Mohamed Jamai
1
,Inhoud
Hoorcollege 1 Fermentation processes and microbial growth-kinetics ..................................... 3
Hoorcollege 2 Activated Carrier Molecules and Biosynthesis ................................................. 11
Hoorcollege 3 How Cells Obtain Energy from Food ................................................................ 16
Hoorcollege 4 How Cells Obtain Energy from Food Energy Generation in Mitochondria and
Chloroplasts ........................................................................................................................ 27
Hoorcollege 5 Energy Generation in Mitochondria and Chloroplasts ...................................... 38
Hoorcollege 6 Amino Acid metabolism Pentose phosphate pathway ...................................... 47
Mohamed Jamai
2
,Hoorcollege 1
Fermentation processes and microbial growth-kinetics
Outline fermentation processes
Ten eerste moet je bepalen in welk medium gekweekt gaat worden. Dit lijkt voor de hand te
liggen, maar omdat het een grote impact heft op de kostprijs van de fermentatie, is het
belangrijk.
Zo word vaak een Stoïchiometrische vergelijking opgesteld voor groei en productvorming. Voor
het produceren van een bepaald fermentatieproduct heb je de volgende dingen altijd wel nodig
Koolstof- en energiebron + Stikstofbron + (zuurstof als aëroob) + overige elementen
Biomassa + producten + CO2 + H2O + energie(warmte)
Een kweekmedium bestaat meestal uit Water, Energiebron (Koolstof bron, meeste bacteriën
zijn chemo-organotroof), Stikstofbron (anorganisch of organisch), Verschillende mineralen (Ca,
Cl, K, Mg, P, S), EDTA of EGTA (voorkomt onoplosbare zoutcomplexen), Groeifactoren (GF’s,
vitamines, essentiële aminozuren etc.), Buffers (omdat zuurconcentraties kunnen veranderen)
en Aeroob: zuurstof.
Bij kweekmedium wordt vaak gebruik gemaakt van ongedefinieerde media. Dit zijn media die
gemaakt zijn van natuurlijke producten, waat variatie in zit. Een aantal voorbeelden:
• Gistextract
• Trypton: hydrolysaat van het melkeiwit caseïne
• Pepton: hydrolysaat van dierlijk vlees
• FCS/NCS : Foetal Calf Serum of Newborn Calf Serum
Een Fermentatie moet steriel zijn, het medium wordt geautoclaveerd en de fermentoren
worden doormiddel van stoomsterilisatie gesteriliseerd, omdat ze te groot zijn om in een
autoclaaf te stoppen.
Als er thermolabiele componenten aanwezig zijn (Thermolabiele componenten in
fermentatie zijn stoffen die bij verhoogde temperaturen gemakkelijk afgebroken of
geïnactiveerd worden, waardoor de efficiëntie en kwaliteit van het proces kunnen worden
beïnvloed.) dan wordt er met microfiltratie gesteriliseerd.
De stammen die je gebruikt voor de productie voor je fermentatie zijn natuurlijk heel belangrijk,
want dat maakt uiteindelijk de efficiency van je product. Er moet dus altijd een compromis
gesloten worden tussen de Productiviteit v.s economische beperkingen van het proces
Mohamed Jamai
3
, Als je een goede productie stam hebt worden die heel goed bewaard. Doormiddel van:
• Agar
• Glycerol
• gedroogd
Ook worden ze op meerdere plaatsen bewaard, voor het geval een fabriek afbrandt
Voor uitvoeren fermentatie gebruik je voorcultuur → met een voorcultuur ent grote cultuur mee
aan= inoculum. Klein aantal cellen aan groot hoeveelheid medium toegevoegd, zal niet
aanslaan en het heft een grote kans op infectie.
Als je fermentatie wil uitvoeren, moet je gebruik maken van een voorcultuur. Hiermee ent je
grote cultuur aan. Bij grote culturen (10.000 liter) moet niet vanuit agarplaat enten maar eerst
klein voorcultuur maken in een schudfles. Deze wordt gecheckt of steriel/rein is → gaat in
kleine fermentor. Vanuit deze fermentor enten naar grote fermentor.
Na groei in de fermentor moet product opgeschoond, geëxtraheerd en ingepakt worden; gehele
proces= Down Stream Processing (DSP).
Bij grote fermentaties heb je ook grote afvalstromen die verantwoord moeten worden
verwijderd, heel moeilijke bij grote fermentaties
Er zijn een aantal belangrijke fermentatieprocessen in de industrie:
• Productie cellen, biomassa (gist) (hier is veel biomassa bij nodig)
• Productie metabolieten (ethanol)
• Productie enzymen
• Recombinant technologie, GGO’s (andere eiwitten)
o Eiwitten humane herkomst in bacterie/gist vermeerderd
Mohamed Jamai
4
Mohamed Jamai
1
,Inhoud
Hoorcollege 1 Fermentation processes and microbial growth-kinetics ..................................... 3
Hoorcollege 2 Activated Carrier Molecules and Biosynthesis ................................................. 11
Hoorcollege 3 How Cells Obtain Energy from Food ................................................................ 16
Hoorcollege 4 How Cells Obtain Energy from Food Energy Generation in Mitochondria and
Chloroplasts ........................................................................................................................ 27
Hoorcollege 5 Energy Generation in Mitochondria and Chloroplasts ...................................... 38
Hoorcollege 6 Amino Acid metabolism Pentose phosphate pathway ...................................... 47
Mohamed Jamai
2
,Hoorcollege 1
Fermentation processes and microbial growth-kinetics
Outline fermentation processes
Ten eerste moet je bepalen in welk medium gekweekt gaat worden. Dit lijkt voor de hand te
liggen, maar omdat het een grote impact heft op de kostprijs van de fermentatie, is het
belangrijk.
Zo word vaak een Stoïchiometrische vergelijking opgesteld voor groei en productvorming. Voor
het produceren van een bepaald fermentatieproduct heb je de volgende dingen altijd wel nodig
Koolstof- en energiebron + Stikstofbron + (zuurstof als aëroob) + overige elementen
Biomassa + producten + CO2 + H2O + energie(warmte)
Een kweekmedium bestaat meestal uit Water, Energiebron (Koolstof bron, meeste bacteriën
zijn chemo-organotroof), Stikstofbron (anorganisch of organisch), Verschillende mineralen (Ca,
Cl, K, Mg, P, S), EDTA of EGTA (voorkomt onoplosbare zoutcomplexen), Groeifactoren (GF’s,
vitamines, essentiële aminozuren etc.), Buffers (omdat zuurconcentraties kunnen veranderen)
en Aeroob: zuurstof.
Bij kweekmedium wordt vaak gebruik gemaakt van ongedefinieerde media. Dit zijn media die
gemaakt zijn van natuurlijke producten, waat variatie in zit. Een aantal voorbeelden:
• Gistextract
• Trypton: hydrolysaat van het melkeiwit caseïne
• Pepton: hydrolysaat van dierlijk vlees
• FCS/NCS : Foetal Calf Serum of Newborn Calf Serum
Een Fermentatie moet steriel zijn, het medium wordt geautoclaveerd en de fermentoren
worden doormiddel van stoomsterilisatie gesteriliseerd, omdat ze te groot zijn om in een
autoclaaf te stoppen.
Als er thermolabiele componenten aanwezig zijn (Thermolabiele componenten in
fermentatie zijn stoffen die bij verhoogde temperaturen gemakkelijk afgebroken of
geïnactiveerd worden, waardoor de efficiëntie en kwaliteit van het proces kunnen worden
beïnvloed.) dan wordt er met microfiltratie gesteriliseerd.
De stammen die je gebruikt voor de productie voor je fermentatie zijn natuurlijk heel belangrijk,
want dat maakt uiteindelijk de efficiency van je product. Er moet dus altijd een compromis
gesloten worden tussen de Productiviteit v.s economische beperkingen van het proces
Mohamed Jamai
3
, Als je een goede productie stam hebt worden die heel goed bewaard. Doormiddel van:
• Agar
• Glycerol
• gedroogd
Ook worden ze op meerdere plaatsen bewaard, voor het geval een fabriek afbrandt
Voor uitvoeren fermentatie gebruik je voorcultuur → met een voorcultuur ent grote cultuur mee
aan= inoculum. Klein aantal cellen aan groot hoeveelheid medium toegevoegd, zal niet
aanslaan en het heft een grote kans op infectie.
Als je fermentatie wil uitvoeren, moet je gebruik maken van een voorcultuur. Hiermee ent je
grote cultuur aan. Bij grote culturen (10.000 liter) moet niet vanuit agarplaat enten maar eerst
klein voorcultuur maken in een schudfles. Deze wordt gecheckt of steriel/rein is → gaat in
kleine fermentor. Vanuit deze fermentor enten naar grote fermentor.
Na groei in de fermentor moet product opgeschoond, geëxtraheerd en ingepakt worden; gehele
proces= Down Stream Processing (DSP).
Bij grote fermentaties heb je ook grote afvalstromen die verantwoord moeten worden
verwijderd, heel moeilijke bij grote fermentaties
Er zijn een aantal belangrijke fermentatieprocessen in de industrie:
• Productie cellen, biomassa (gist) (hier is veel biomassa bij nodig)
• Productie metabolieten (ethanol)
• Productie enzymen
• Recombinant technologie, GGO’s (andere eiwitten)
o Eiwitten humane herkomst in bacterie/gist vermeerderd
Mohamed Jamai
4
