TY - JOUR A1 - Sieker, Tim A1 - Neuner, Andreas A1 - Dimitrova, Darina A1 - Tippkötter, Nils A1 - Bart, Hans-Jörg A1 - Heinzle, Elmar A1 - Ulber, Roland T1 - Grassilage als Rohstoff für die chemische Industrie JF - Chemie Ingenieur Technik N2 - Grassilage stellt einen nachwachsenden Rohstoff mit großem Potenzial dar. Neben Cellulose und Hemicellulose enthält sie auch organische Säuren, insbesondere Milchsäure. In einem Bioraffinerie-Projekt wird die Milchsäure aus der Silage isoliert und mit gentechnisch optimierten Stämmen zu L-Lysin weiterverarbeitet. Die Lignocellulose wird hydrolysiert und zu Ethanol fermentiert. Ein besonderes Augenmerk liegt auf der Integration der unterschiedlichen Prozesse sowie der einzelnen Prozessschritte zu einem Gesamtprozess, der sämtliche Inhaltsstoffe der Silage verwertet. Y1 - 2010 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201000088 SN - 1522-2640 VL - 82 IS - 8, Special Issue: Industrielle Nutzung nachwachsender Rohstoffe SP - 1153 EP - 1159 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - JOUR A1 - Sieker, Tim A1 - Neuner, Andreas A1 - Dimitrova, Darina A1 - Tippkötter, Nils A1 - Muffler, Kai A1 - Bart, Hans-Jörg A1 - Heinzle, Elmar A1 - Ulber, Roland T1 - Ethanol production from grass silage by simultaneous pretreatment, saccharification and fermentation: First steps in the process development JF - Engineering in Life Sciences N2 - Grass silage provides a great potential as renewable feedstock. Two fractions of the grass silage, a press juice and the fiber fraction, were evaluated for their possible use for bioethanol production. Direct production of ethanol from press juice is not possible due to high concentrations of organic acids. For the fiber fraction, alkaline peroxide or enzymatic pretreatment was used, which removes the phenolic acids in the cell wall. In this study, we demonstrate the possibility to integrate the enzymatic pretreatment with a simultaneous saccharification and fermentation to achieve ethanol production from grass silage in a one-process step. Achieved yields were about 53 g ethanol per kg silage with the alkaline peroxide pretreatment and 91 g/kg with the enzymatic pretreatment at concentrations of 8.5 and 14.6 g/L, respectively. Furthermore, it was shown that additional supplementation of the fermentation medium with vitamins, trace elements and nutrient salts is not necessary when the press juice is directly used in the fermentation step. Y1 - 2011 U6 - https://doi.org/10.1002/elsc.201000160 N1 - Special Issue "Bioprocess‐oriented plant design" VL - 11 IS - 4 SP - 436 EP - 442 PB - Wiley CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Tippkötter, Nils A1 - Sieker, T. A1 - Wiesen, S. A1 - Duwe, A. A1 - Roth, J. A1 - Ulber, Roland T1 - Simultane Saccharifizierung und Fermentierung (SSF) sowie Produktion von Aceton, Butanol, Ethanol (ABE) und Dicarbonsäuren aus technischer Cellulose T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Technische Cellulose wurde als möglicher Rohstoff zur fermentativen Produktbildung untersucht. Hierfür wird Cellulose in der Lignocellulose-Bioraffinerie hergestellt und daraus Hydrolysat gewonnen. Die Prüfung der technischen Hydrolysate als Substrate erfolgte anhand eines breiten Spektrums an Bioprodukten, von Kraftstoffen wie Ethanolund Butanol, bis zu den Dicarbonsäuren Itacon- und Bernsteinsäure. Dabei werden Bakterien, Hefen und Pilze als Produktionsorganismen eingesetzt. Die einzelnen Herstellverfahren stellen unterschiedliche Anforderungen an die Substrathandhabung. Im Fall der Ethanol- und Butanol-Gewinnung kann eine simultane Saccharifizierung und Fermentierung (SSF) durchgeführt werden. Aufgrund der Produkttoxizität erfordert die Butanol-Herstellung dabei eine In-situ-Produktabtrennung durch Lösemittelimprägnierte Partikel. Die Herstellung der beiden Dicarbonsäuren unterscheidet sich in der Sensitivität der verwendeten Mikroorganismen gegenüber Inhibitoren, die in Spuren im Hydrolysat enthalten sind. Die Bernteinsäurebildung mit Actinobacillussuccinogenes kann mit unbehandeltem Hydrolysat erfolgen. Dagegen erfordert die Gewinnung von Itaconsäure mit A. terreus eine Detoxifizierung des Hydrolysats. Insgesamt konnte gezeigt werden, dass sämtliche Bioraffinerie-Hydrolysate als Substrate für unterschiedliche Fermentationen geeignet sind. Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201450297 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2014 und 31. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 30. September - 2. Oktober 2014, Eurogress Aachen VL - 86 IS - 9 SP - 1518 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - JOUR A1 - Handtke, Stefan A1 - Schroeter, Rebecca A1 - Jürgen, Britta A1 - Methling, Karen A1 - Schlüter, Rabea A1 - Albrecht, Dirk A1 - Hijum, Sacha A. F. T. van A1 - Bongaerts, Johannes A1 - Maurer, Karl-Heinz A1 - Lalk, Michael A1 - Schweder, Thomas A1 - Hecker, Michael A1 - Voigt, Birgit T1 - Bacillus pumilus reveals a remarkably high resistance to hydrogen peroxide provoked oxidative stress JF - PLOS one N2 - Bacillus pumilus is characterized by a higher oxidative stress resistance than other comparable industrially relevant Bacilli such as B. subtilis or B. licheniformis. In this study the response of B. pumilus to oxidative stress was investigated during a treatment with high concentrations of hydrogen peroxide at the proteome, transcriptome and metabolome level. Genes/proteins belonging to regulons, which are known to have important functions in the oxidative stress response of other organisms, were found to be upregulated, such as the Fur, Spx, SOS or CtsR regulon. Strikingly, parts of the fundamental PerR regulon responding to peroxide stress in B. subtilis are not encoded in the B. pumilus genome. Thus, B. pumilus misses the catalase KatA, the DNA-protection protein MrgA or the alkyl hydroperoxide reductase AhpCF. Data of this study suggests that the catalase KatX2 takes over the function of the missing KatA in the oxidative stress response of B. pumilus. The genome-wide expression analysis revealed an induction of bacillithiol (Cys-GlcN-malate, BSH) relevant genes. An analysis of the intracellular metabolites detected high intracellular levels of this protective metabolite, which indicates the importance of bacillithiol in the peroxide stress resistance of B. pumilus. Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1371/journal.pone.0085625 SN - 1932-6203 VL - 9 IS - 1 PB - PLOS CY - San Francisco ER - TY - GEN A1 - Graf, Alain-Michel A1 - Steinhof, Rafael A1 - Lotz, Martin A1 - Tippkötter, Nils A1 - Kasper, Cornelia A1 - Beutel, Sascha A1 - Ulber, Roland T1 - Downstream-Processing mit Membranadsorbern zur Isolierung nativer Proteinfraktionen aus Kartoffelfruchtwasser T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Bei der Stärkeproduktion entstehendes Kartoffelfruchtwasser besitzt mit 2 – 3 % einen hohen Anteil an ernährungsphysiologisch interessanten Proteinen. Die industrielle Gewinnung dieser Proteinfracht liefert jedoch lediglich ein minderwertiges, denaturiertes Produkt. Mit Hilfe der Membranadsorber-Technologie lassen sich aus Kartoffelfruchtwasser unter milden Reaktionsbedingungen native bioaktive Proteinfraktionen gewinnen. Geeignete Trennbedingungen wurden im Labormaßstab entwickelt und in den Technikumsmaßstab übertragen. An Anionenaustauscher-Membranadsorbern mit einer Membranfläche von 10 000 cm2 wurde eine Patatinhaltige Fraktion (44 kDa) mit Bindungskapazitäten von 0,37 mg/cm2 isoliert. Eine niedermolekulare Proteinfraktion mit Protease-Inhibitoren konnte durch Kationenaustauscher-Membranadsorber mit Bindungskapazitäten von 1,00 mg/cm2 gewonnen werden. Sie ist für verschiedenste Applikationen in der pharmazeutischen, kosmetischen und der Nahrungsmittelindustrie interessant z. B. für Appetitzügler oder muskelaufbauende Proteinpräparate. Der Aufreinigung der nativen Proteinfraktionen durch Ultra-/Diafiltration schließt sich die Konfektionierung durch Sprühtrocknung an. Die bioanalytische Charakterisierung der Produkte belegt die Reinheit und die enzymatische Aktivität sowie die Abreicherung von Störkomponenten wie Glykoalkaloide und Polyphenoloxidasen. Y1 - 2009 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.200800139 VL - 81 IS - 3 SP - 267 EP - 274 PB - Wiley CY - Weinheim ER - TY - JOUR A1 - Kappler-Tanudyaya, Nathalie A1 - Schmitt, Heike A1 - Tippkötter, Nils A1 - Meyer, Lina A1 - Lenzen, Sigurd A1 - Ulber, Roland T1 - Combination of biotransformation and chromatography for the isolation and purification of mannoheptulose JF - Biotechnology Journal N2 - Mannoheptulose is a seven-carbon sugar. It is an inhibitor of glucose-induced insulin secretion due to its ability to selectively inhibit the enzyme glucokinase. An improved procedure for mannoheptulose isolation from avocados is described in this study (based upon the original method by La Forge). The study focuses on the combination of biotransformation and downstream processing (preparative chromatography) as an efficient method to produce a pure extract of mannoheptulose. The experiments were divided into two major phases. In the first phase, several methods and parameters were compared to optimize the mannoheptulose extraction with respect to efficiency and purity. In the second phase, a mass balance of mannoheptulose over the whole extraction process was undertaken to estimate the yield and efficiency of the total extraction process. The combination of biotransformation and preparative chromatography allowed the production of a pure mannoheptulose extract. In a biological test, the sugar inhibited the glucokinase enzyme activity efficiently. Y1 - 2007 U6 - https://doi.org/10.1002/biot.200700004 SN - 1860-7314 VL - 2 IS - 6 SP - 692 EP - 699 ER - TY - JOUR A1 - Muschallik, Lukas A1 - Kipp, Carina Ronja A1 - Recker, Inga A1 - Bongaerts, Johannes A1 - Pohl, Martina A1 - Gelissen, Melanie A1 - Schöning, Michael Josef A1 - Selmer, Thorsten A1 - Siegert, Petra T1 - Synthesis of α-hydroxy ketones and vicinal diols with the Bacillus licheniformis DSM 13T butane-2, 3-diol dehydrogenase JF - Journal of Biotechnology N2 - The enantioselective synthesis of α-hydroxy ketones and vicinal diols is an intriguing field because of the broad applicability of these molecules. Although, butandiol dehydrogenases are known to play a key role in the production of 2,3-butandiol, their potential as biocatalysts is still not well studied. Here, we investigate the biocatalytic properties of the meso-butanediol dehydrogenase from Bacillus licheniformis DSM 13T (BlBDH). The encoding gene was cloned with an N-terminal StrepII-tag and recombinantly overexpressed in E. coli. BlBDH is highly active towards several non-physiological diketones and α-hydroxyketones with varying aliphatic chain lengths or even containing phenyl moieties. By adjusting the reaction parameters in biotransformations the formation of either the α-hydroxyketone intermediate or the diol can be controlled. Y1 - 2020 SN - 2590-1559 U6 - https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2020.09.016 VL - 202 IS - Vol. 324 SP - 61 EP - 70 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - BOOK A1 - Artmann, Gerhard A1 - Temiz Artmann, Aysegül A1 - Zhubanova, Azhar A. A1 - Digel, Ilya ED - Artmann, Gerhard ED - Temiz Artmann, Aysegül ED - Zhubanova, Azhar A. ED - Digel, Ilya T1 - Biological, physical and technical basics of cell engineering Y1 - 2018 SN - 978-981-10-7903-0 PB - Springer CY - Singapore ER - TY - JOUR A1 - Krämer, Marco A1 - Bongaerts, Johannes A1 - Bovenberg, Roel A1 - Kremer, Susanne A1 - Müller, Ulrike A1 - Orf, Sonja A1 - Wubbolts, Marcel A1 - Raeven, Leon T1 - Metabolic engineering for microbial production of shikimic acid JF - Metabolic engineering Y1 - 2003 SN - 1096-7184 (E-Journal); 1096-7176 (Print) VL - Vol. 5 IS - Iss. 4 SP - 277 EP - 283 ER - TY - JOUR A1 - Capitain, Charlotte A1 - Ross-Jones, Jesse A1 - Möhring, Sophie A1 - Tippkötter, Nils T1 - Differential scanning calorimetry for quantification of polymer biodegradability in compost JF - International Biodeterioration & Biodegradation N2 - The objective of this study is the establishment of a differential scanning calorimetry (DSC) based method for online analysis of the biodegradation of polymers in complex environments. Structural changes during biodegradation, such as an increase in brittleness or crystallinity, can be detected by carefully observing characteristic changes in DSC profiles. Until now, DSC profiles have not been used to draw quantitative conclusions about biodegradation. A new method is presented for quantifying the biodegradation using DSC data, whereby the results were validated using two reference methods. The proposed method is applied to evaluate the biodegradation of three polymeric biomaterials: polyhydroxybutyrate (PHB), cellulose acetate (CA) and Organosolv lignin. The method is suitable for the precise quantification of the biodegradability of PHB. For CA and lignin, conclusions regarding their biodegradation can be drawn with lower resolutions. The proposed method is also able to quantify the biodegradation of blends or composite materials, which differentiates it from commonly used degradation detection methods. Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2020.104914 SN - 0964-8305 VL - 149 SP - In Press, Article number 104914 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER -