Das Wachstum von Mikroorganismen und die Produktbildung mit ihnen werden von vielen verschiedenen Parametern beeinflusst. Wir sind in der Lage, einige dieser Parameter zu überwachen und zu kontrollieren. Viele andere Parameter sind jedoch unbekannt oder lassen sich nicht überwachen oder kontrollieren.In den letzten Jahren wurde die Mess-und Regelungstechnik in der Biotechnologie soweit entwickelt, dass man während der Produktentwicklung recht viele Informationen gewinnen kann. Diese erlauben, einige Aussagen über die Schwierigkeiten zu machen, welche die Prozessführung erheblich beeinflussen.Im Folgenden sollen beispielhaft nur Prozesse behandelt werden, die mit lebenden Mikroorganismen arbeiten. Des Weiteren soll der Einfluss trivialer Parameter, wie derjenige der Temperatur, des pH-Wertes, der Rührer-drehzahl, der Konzentration des Gelöstsauerstoffs und der Schlüsselkomponente, die mindestens während der Prozessentwicklung überwacht und kontrolliert werden, nicht betrachtet werden. Es wird angenommen, dass während der Produktion die Sterilität der Anlage, der Begasungsluft und der zugeführten Lösungen gewährleistet ist, daher werden Probleme mit der Sterilität nicht behandelt.
Allgemeine ProblemeEs sind recht viele gemeinsame Probleme, die bei zahlreichen Prozessen auftreten. Eins der wichtigsten ist die Reproduzierbarkeit der Prozesse. Sie wird mindestens durch drei Faktoren beeinflusst: die Qualität der Sporen oder der Stammkultur, der Substrate und der Prozessführung.Es ist bekannt, dass die Qualität der Sporen sehr uneinheitlich ist. Durch einheitliche Sporenqualität, die z. B. durch durchflusszytometrische Selektion erreicht wird, kann die Reproduzierbarkeit von Pilzkulturen erheblich verbessert werden.Fast alle komplexen Kulturen, die für Massenproduktionen verwendet werden, bestehen teils aus landwirtschaftlichem Abfall und teils aus Nebenprodukten. Die Qualität dieser Mediumkomponenten hängt wesentlich vom Klima ab, das während ihres Wachstums herrschte. Es ist bekannt, dass beim Chargenwechsel der Mediumkomponenten (Pharmamedium, Maisquellwasser, Maisstärke usw.) die Produktivität abfällt, und es dauert eine Zeit, bis sich die Mikroorganismen auf die neue Charge der Mediumkomponente adaptieren.Die Qualität der Prozessführung hängt wesentlich von der Überwachung der Prozessvariablen und ihrer Kontrolle ab, wobei die Kontrolle der Temperatur und des pHWertes unproblematisch ist, die Kontrolle der Konzentrationen des Gelöstsauerstoffs (pO 2 ) und der Schlüsselkompo-nenten sind recht problematisch. Wenn während des Prozesses Antischaummittel dem Reaktor stoûweise zugegeben wird, treten starke Schwankungen von pO 2 auf. Diese erschweren das Konstanthalten von pO 2 im Medium. Es ist be- The review considers some problems of process development in the biotechnology and presents their solutions on examples, which were developed in cooperation with industrial partners. These processes include the production of restriktion endonuclease EcoRI by recombinant Escherichia coli, Penicillin V by Penicillium chrysogenu...
