TY - JOUR A1 - Molinnus, Denise A1 - Muschallik, Lukas A1 - Gonzalez, Laura Osorio A1 - Bongaerts, Johannes A1 - Wagner, Torsten A1 - Selmer, Thorsten A1 - Siegert, Petra A1 - Keusgen, Michael A1 - Schöning, Michael Josef T1 - Development and characterization of a field-effect biosensor for the detection of acetoin JF - Biosensors and Bioelectronics N2 - A capacitive electrolyte-insulator-semiconductor (EIS) field-effect biosensor for acetoin detection has been presented for the first time. The EIS sensor consists of a layer structure of Al/p-Si/SiO₂/Ta₂O₅/enzyme acetoin reductase. The enzyme, also referred to as butane-2,3-diol dehydrogenase from B. clausii DSM 8716T, has been recently characterized. The enzyme catalyzes the (R)-specific reduction of racemic acetoin to (R,R)- and meso-butane-2,3-diol, respectively. Two different enzyme immobilization strategies (cross-linking by using glutaraldehyde and adsorption) have been studied. Typical biosensor parameters such as optimal pH working range, sensitivity, hysteresis, linear concentration range and long-term stability have been examined by means of constant-capacitance (ConCap) mode measurements. Furthermore, preliminary experiments have been successfully carried out for the detection of acetoin in diluted white wine samples. Y1 - 2018 U6 - https://doi.org/10.1016/j.bios.2018.05.023 VL - 115 SP - 1 EP - 6 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - JOUR A1 - Hengsbach, Jan-Niklas A1 - Engel, Mareike A1 - Cwienczek, Marcel A1 - Stiefelmaier, Judith A1 - Tippkötter, Nils A1 - Ulber, Roland T1 - Scalable unseparated bioelectrochemical reactors by using a carbon fiber brush as stirrer and working electrode JF - ChemElectroChem N2 - The concept of energy conversion into platform chemicals using bioelectrochemical systems (BES) has gained increasing attention in recent years, as the technology simultaneously provides an opportunity for sustainable chemical production and tackles the challenge of Power-to-X technologies. There are many approaches to realize the industrial scale of BES. One concept is to equip standard bioreactors with static electrodes. However, large installations resulted in a negative influence on various reactor parameters. In this study, we present a new single-chamber BES based on a stirred tank reactor in which the stirrer was replaced by a carbon fiber brush, performing the functions of the working electrode and the stirrer. The reactor is characterized in abiotic studies and electro-fermentations with Clostridium acetobutylicum. Compared to standard reactors an increase in butanol production of 20.14±3.66 % shows that the new BES can be efficiently used for bioelectrochemical processes. Y1 - 2023 U6 - https://doi.org/10.1002/celc.202300440 SN - 2196-0216 VL - 10 IS - 21 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Tippkötter, Nils A1 - Wasserscheid, P. T1 - Rapid-Prototyping-Strukturen für ressourceneffiziente Prozesse in Chemie und Biotechnologie T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Die Teilefertigung durch Rapid Prototyping (RP) verkürzt den Weg von der Idee bis zum Produkt, wobei unter anderem Optimierungszyklen in geringer Zeit durchlaufen werden können. Ferner eröffnen neue Entwicklungen in diesem Bereich die Möglichkeit individueller Produktionsverfahren. Im Unterschied zur klassischen Fertigung von Prototypen wird beim RP mit additiver Schichtfertigung (Additive Layer Manufacturing, ALM) gearbeitet. Je nach Methode werden Flüssigkeiten oder Pulver nach Vorgaben eines 3D-Computermodells sequentiell aufgetragen. Diese Verfahren existieren seit ca. 25 Jahren, jedoch sind seit kurzem ausgesprochen günstige Geräte verfügbar, die Objekte mit Genauigkeiten bis 20 lm fertigen können. Das RP hat in klinischen Anwendungsgebieten bzw. im Bereich des Tissue Engineering bereits vielfach Einzug gefunden. Aber auch chemisch-biotechnologische Entwicklungen können von den Verfahren profitieren. So wurden Mikrofluidiksysteme und Bioreaktoren bereits erfolgreich durch RP gefertigt. Durch ALM ist ebenso die Herstellung von Reaktionseinheiten aus biokompatiblen Materialien wie ionotropen Gelen möglich. Ferner sind sehr komplexe Strukturierungen von Oberflächen im Nanometerbereich realisierbar, die für die Auftragung heterogener Katalysatoren oder auch Mikroorganismen eingesetzt werden können. Auch der Bereich Reaktoren- und Apparatebau kann von den Fortschritten in der additiven Fertigung profitieren. Verfahren wie selektives Laser- oder Elektronenstrahlschmelzen erlauben es, metallische Komponenten in nahezu beliebigen Geometrien zu fertigen. Somit können Strukturen verwirklicht werden, die mit konventionellen Fertigungstechniken nur sehr schwer oder überhauptnicht herstellbar wären. Durch Anwendung von rechnergestützter Modellierung können optimale Strukturen identifiziert und additiv gefertigt werden. Eine anschließende katalytische Funktionalisierung der Oberfläche ermöglicht die Herstellung strukturierter Reaktoren mit maßgeschneiderten Eigenschaften. Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201450451 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 - 1369 EP - 1370 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - CHAP A1 - Deterding, A. A1 - Tippkötter, Nils A1 - Ulber, Roland ED - Beckmann, Dieter T1 - Online-Essigsäureanalytik in Fermentationsbrühen mittels Fließdiffusionstechnik (FDT) T2 - Technische Systeme für Biotechnologie und Umwelt : 13. Heiligenstädter Kolloquium, Heilbad Heiligenstadt, 25.09. - 27.09.2006 Y1 - 2006 SN - 978-3-00-018621-9 SP - 273 EP - 280 CY - Heiligenstadt ER - TY - CHAP A1 - Wagemann, Kurt A1 - Tippkötter, Nils T1 - Biorefineries: a short introduction T2 - Biorefineries N2 - The terms bioeconomy and biorefineries are used for a variety of processes and developments. This short introduction is intended to provide a delimitation and clarification of the terminology as well as a classification of current biorefinery concepts. The basic process diagrams of the most important biorefinery types are shown. KW - Bioeconomy KW - Biorefinery definitions KW - Introduction KW - Process schemes KW - Renewable resources Y1 - 2018 SN - 978-3-319-97117-9 SN - 978-3-319-97119-3 U6 - https://doi.org/10.1007/10_2017_4 N1 - (Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology book series ; Vol. 166) SP - 1 EP - 11 PB - Springer CY - Cham 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 - Pasteur, A. A1 - Ludwig, B. A1 - Tippkötter, Nils A1 - Diller, R. A1 - Kampeis, P. A1 - Ulber, Roland T1 - Aufarbeitung von β-Lactamantibiotika mittels selektiver, magnetischer Adsorbermaterialien T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - b-Lactame gehören zu den wirkungsvollsten Antibiotika, jedoch lassen sich viele nur schwierig fermentativ erzeugen. Ein Problem bei der fermentativen Produktion ist die Hydrolyse des Lactamrings im wässrigen Milieu. Das Ziel des von der DBU geförderten Projekts ist die selektive In-situ-Adsorption der b-Lactamantibiotika unter anschließender magnetischer Separation. Durch die Isolation im Hochgradientenmagnetseparator (HGMS) ist eine Fest-fest-flüssig-Trennung und somit ein erheblicher Zeitgewinn im Downstreamprozess möglich. Zusätzlich kommt es zur Einsparung an Lösungsmittel und Energie, was neben Reduzierung der Antibiotikahydrolyse auch in ökologischer Hinsicht einen interessanten Aspekt darstellt. Als Trägermaterial für die Adsorbermatrix werden magnetisierbare Eisenoxidpartikel eingesetzt, die in einer Silikamatrix eingebettet sind. Diese Adsorber sollen auf Selektivität in Wasser und verschiedenen Medien getestet werden. Zusätzlich werden die Abbauprodukte des b-Lactams analysiert, um eine Aussage über die Stabilisierung des Antibiotikums durch die selektiven Adsorber treffen zu können. Diese Ergebnisse werden mit kommerziell erhältlichen Adsorbern verglichen. Die Aufreinigung der Antibiotika soll direkt aus der Fermentationsbrühe erfolgen. Um die Trennung der magnetischen, selektiven Adsorber von der Biomasse zu gewährleisten, soll der HGMS in die Fermentation integriert werden. Das filamentöse Wachstum des Mikroorganismus erfordert eine Neuauslegung der Filtermatrix. KW - β-Lactame KW - Magnetische Adsorbermaterialien Y1 - 2010 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201050270 N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2010 und 28. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 21. - 23. September 2010, Eurogress Aachen VL - 82 IS - 9 SP - 1587 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Hering, T. A1 - Pasteur, A. A1 - Wollny, S. A1 - Ulber, Roland A1 - Tippkötter, Nils T1 - Magnetische Separation von Gold-Nanopartikeln zur Gluconsäure-Produktion durch Hochgradient-Magnetseparation im Labormaßstab T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Bei der Verarbeitung nachwachsender Rohstoffe entsteht aus Cellulose oder Stärke u. a. das wichtige Produkt Glucose. Diese niedermolekulare Kohlenhydratquelle wird üblicherweise als Substrat für biotechnologische und chemische Synthesen verwendet. Ein wirtschaftlich interessantes Oxidationsprodukt der Glucose ist Gluconsäure, die beispielsweise als Lebensmittelzusatzstoff (E 574), in der Medizin und Metallindustrie Verwendung findet. Die Umsetzung des Monosaccharids zu Gluconsäure erfolgt entweder durch mikrobielle Fermentation oder der Oxidation an heterogenen Katalysatoren. Die Zielsetzung der Studie ist die Untersuchung der Glucoseoxidation an magnetisierbaren Gold-Nanopartikeln unter nachfolgender Bypass-Separation des Katalysators mittels einer neuen Mini-HGMS-Einheit (Hochgradient-Magnetseparation). Dieser Filtertyp ermöglicht die selektive Trennung magnetischer Partikel aus Suspensionen mit hohem Feststoffgehalt oder Viskosität. Erste Ergebnisse zeigen eine Beladungskapazität des selbstkonstruierten Mini-HGMS von 550 mg goldbeschichteter magnetisierbarer Nanopartikel. Die Oxidation erfolgt bei einem pH-Wertvon 9, bei 40 °C und mit 100 mM Glucose in einem begasten Rührkesselreaktor. Das System soll zukünftig zum Katalysatorrecycling von hochviskosen und Feststoffbelasteten Produktströmen aus Bioraffinerien eingesetzt werden. Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201450265 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 - 1501 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Sieker, T. A1 - Duwe, A. A1 - Poth, S. A1 - Tippkötter, Nils A1 - Ulber, Roland T1 - Itaconsäureherstellung aus Buchenholz-Hydrolysaten T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Aus hölzernen Cellulosen und Hemicellulosen können durch enzymatische Hydrolyse fermentierbare Zucker für die Herstellung von Chemikalien und Treibstoffen gewonnen werden. Die bisherige Forschung fokussiert sich oft auf die Nutzung dieser Zucker zur Gewinnung von Ethanol. Daneben muss aber auch die stoffliche Nutzung zur Gewinnung von Grundchemikalien berücksichtigt werden. Eine solche Grundchemikalie ist Itakonsäure. Obwohl die biotechnologische Itaconsäureproduktion bereits eingehend untersucht und etabliert ist, gestaltet sie sich im Rahmen von Bioraffinerien der zweiten Generation als schwierig, da der überwiegend verwendete Produktionsorganismus gegen eine weite Bandbreite von Inhibitoren sensibel ist. Die Herstellung von Itaconsäure aus Buchenholzhydrolysaten wird im Rahmen der deutschen Lignocellulose-Bioraffinerie entwickelt. Die unbehandelten Hydrolysate ermöglichen weder das Wachstum von Aspergillus terreus noch die Bildung von Itaconsäure. Daher werden Möglichkeiten zur Konditionierung des Hydrolysates mit dem Ziel einer Itaconsäureproduktion mit hohen Ausbeuten und Konzentrationen vorgestellt. Y1 - 2012 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201250414 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2012 und 30. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 10. – 13. September 2012, Karlsruhe N1 - Die präsentierte Arbeit wird vomBMELV über die FNR gefördert (Förderkennzeichen 22019409). VL - 84 IS - 8 SP - 1300 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim 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 - CHAP A1 - Roth, J. A1 - Möhring, S. A1 - Tippkötter, Nils T1 - Characterization and evaluation of lignocellulosic biomass 130 hydrolysates for ABE fermentation T2 - New frontiers of biotech-processes (Himmelfahrtstagung) : 02-04 May 2016, Rhein-Mosel-Halle, Koblenz/Germany Y1 - 2016 SP - 130 PB - DECHEMA CY - Frankfurt am Main ER - TY - JOUR A1 - Cheenakula, Dheeraja A1 - Hoffstadt, Kevin A1 - Krafft, Simone A1 - Reinecke, Diana A1 - Klose, Holger A1 - Kuperjans, Isabel A1 - Grömping, Markus T1 - Anaerobic digestion of algal–bacterial biomass of an Algal Turf Scrubber system JF - Biomass Conversion and Biorefinery N2 - This study investigated the anaerobic digestion of an algal–bacterial biofilm grown in artificial wastewater in an Algal Turf Scrubber (ATS). The ATS system was located in a greenhouse (50°54′19ʺN, 6°24′55ʺE, Germany) and was exposed to seasonal conditions during the experiment period. The methane (CH4) potential of untreated algal–bacterial biofilm (UAB) and thermally pretreated biofilm (PAB) using different microbial inocula was determined by anaerobic batch fermentation. Methane productivity of UAB differed significantly between microbial inocula of digested wastepaper, a mixture of manure and maize silage, anaerobic sewage sludge, and percolated green waste. UAB using sewage sludge as inoculum showed the highest methane productivity. The share of methane in biogas was dependent on inoculum. Using PAB, a strong positive impact on methane productivity was identified for the digested wastepaper (116.4%) and a mixture of manure and maize silage (107.4%) inocula. By contrast, the methane yield was significantly reduced for the digested anaerobic sewage sludge (50.6%) and percolated green waste (43.5%) inocula. To further evaluate the potential of algal–bacterial biofilm for biogas production in wastewater treatment and biogas plants in a circular bioeconomy, scale-up calculations were conducted. It was found that a 0.116 km2 ATS would be required in an average municipal wastewater treatment plant which can be viewed as problematic in terms of space consumption. However, a substantial amount of energy surplus (4.7–12.5 MWh a−1) can be gained through the addition of algal–bacterial biomass to the anaerobic digester of a municipal wastewater treatment plant. Wastewater treatment and subsequent energy production through algae show dominancy over conventional technologies. KW - Biogas KW - Methane KW - Algal Turf Scrubber KW - Algal–bacterial bioflm KW - Circular bioeconomy Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.1007/s13399-022-03236-z SN - 2190-6823 N1 - Corresponding author: Dheeraja Cheenakula VL - 13 SP - 15 Seiten PB - Springer CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - Zhantlessova, Sirina A1 - Savitskaya, Irina A1 - Kistaubayeva, Aida A1 - Ignatova, Ludmila A1 - Talipova, Aizhan A1 - Pogrebnjak, Alexander A1 - Digel, Ilya T1 - Advanced “Green” prebiotic composite of bacterial cellulose/pullulan based on synthetic biology-powered microbial coculture strategy JF - Polymers N2 - Bacterial cellulose (BC) is a biopolymer produced by different microorganisms, but in biotechnological practice, Komagataeibacter xylinus is used. The micro- and nanofibrillar structure of BC, which forms many different-sized pores, creates prerequisites for the introduction of other polymers into it, including those synthesized by other microorganisms. The study aims to develop a cocultivation system of BC and prebiotic producers to obtain BC-based composite material with prebiotic activity. In this study, pullulan (PUL) was found to stimulate the growth of the probiotic strain Lactobacillus rhamnosus GG better than the other microbial polysaccharides gellan and xanthan. BC/PUL biocomposite with prebiotic properties was obtained by cocultivation of Komagataeibacter xylinus and Aureobasidium pullulans, BC and PUL producers respectively, on molasses medium. The inclusion of PUL in BC is proved gravimetrically by scanning electron microscopy and by Fourier transformed infrared spectroscopy. Cocultivation demonstrated a composite effect on the aggregation and binding of BC fibers, which led to a significant improvement in mechanical properties. The developed approach for “grafting” of prebiotic activity on BC allows preparation of environmentally friendly composites of better quality. KW - coculture KW - pullulan KW - exopolysaccharides KW - prebiotic KW - bacterial cellulose Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.3390/polym14153224 SN - 2073-4360 N1 - This article belongs to the Special Issue "Cellulose Based Composites" VL - 14 IS - 15 PB - MDPI CY - Basel ER - TY - JOUR A1 - Schroeter, Rebecca A1 - Hoffmann, Tamara A1 - Voigt, Birgit A1 - Meyer, Hanna A1 - Bleisteiner, Monika A1 - Muntel, Jan A1 - Jürgen, Britta A1 - Albrecht, Dirk A1 - Becher, Dörte A1 - Lalk, Michael A1 - Evers, Stefan A1 - Bongaerts, Johannes A1 - Maurer, Karl-Heinz A1 - Putzer, Harald A1 - Hecker, Michael A1 - Schweder, Thomas A1 - Bremer, Erhard T1 - Stress responses of the industrial workhorse Bacillus licheniformis to osmotic challenges JF - PLoS ONE N2 - The Gram-positive endospore-forming bacterium Bacillus licheniformis can be found widely in nature and it is exploited in industrial processes for the manufacturing of antibiotics, specialty chemicals, and enzymes. Both in its varied natural habitats and in industrial settings, B. licheniformis cells will be exposed to increases in the external osmolarity, conditions that trigger water efflux, impair turgor, cause the cessation of growth, and negatively affect the productivity of cell factories in biotechnological processes. We have taken here both systems-wide and targeted physiological approaches to unravel the core of the osmostress responses of B. licheniformis. Cells were suddenly subjected to an osmotic upshift of considerable magnitude (with 1 M NaCl), and their transcriptional profile was then recorded in a time-resolved fashion on a genome-wide scale. A bioinformatics cluster analysis was used to group the osmotically up-regulated genes into categories that are functionally associated with the synthesis and import of osmostress-relieving compounds (compatible solutes), the SigB-controlled general stress response, and genes whose functional annotation suggests that salt stress triggers secondary oxidative stress responses in B. licheniformis. The data set focusing on the transcriptional profile of B. licheniformis was enriched by proteomics aimed at identifying those proteins that were accumulated by the cells through increased biosynthesis in response to osmotic stress. Furthermore, these global approaches were augmented by a set of experiments that addressed the synthesis of the compatible solutes proline and glycine betaine and assessed the growth-enhancing effects of various osmoprotectants. Combined, our data provide a blueprint of the cellular adjustment processes of B. licheniformis to both sudden and sustained osmotic stress. Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1371/journal.pone.0080956 SN - 1932-6203 VL - 8 IS - 11 PB - PLOS CY - San Francisco ER - TY - JOUR A1 - Voigt, Birgit A1 - Schroeter, Rebecca A1 - Jürgen, Britta A1 - Albrecht, Dirk A1 - Evers, Stefan A1 - Bongaerts, Johannes A1 - Maurer, Karl-Heinz A1 - Schweder, Thomas A1 - Hecker, Michael T1 - The response of Bacillus licheniformis to heat and ethanol stress and the role of the SigB regulon JF - Proteomics Y1 - 2013 SN - 1615-9861 (E-Journal); 1615-9853 (Print) VL - Vol. 13 IS - Iss. 14 SP - 2140 EP - 2146 PB - Wiley CY - Weinheim ER - TY - JOUR A1 - Schmitz, M. A1 - Hirsch, E. A1 - Bongaerts, Johannes A1 - Takors, Ralf T1 - Pulse experiments as a prerequisite for the quantification of in vivo enzyme kinetics in aromatic amino acid pathway of Eschericia coli JF - Biotechnology progress Y1 - 2002 SN - 1520-6033 (E-Journal); 8756-7938 (Print) VL - Vol. 18 IS - Iss. 5 SP - 935 EP - 941 ER - TY - JOUR A1 - Müller, Ulrike A1 - Bongaerts, Johannes A1 - Bovenberg, Roel A1 - Jossek, Ralf A1 - Krämer, Marco A1 - Linnemann, J. A1 - Müschen, S. A1 - Ritterbecks, S. A1 - Sprenger, G. A1 - Wubbolts, Marcel T1 - Metabolic engineering to produce fine chemicals in Escherichia coli JF - Mededelingen van de Faculteit Landbouwwetenschappen, Rijksuniversiteit Gent Y1 - 2001 SN - 0035-533x VL - 66 (3a) SP - 215 EP - 217 ER - TY - JOUR A1 - Handtke, Stefan A1 - Volland, Sonja A1 - Methling, Karen A1 - Albrecht, Dirk A1 - Becher, Dörte A1 - Nehls, Jenny A1 - Bongaerts, Johannes A1 - Maurer, Karl-Heinz A1 - Lalk, Michael A1 - Liesegang, Heiko A1 - Voigt, Birgit A1 - Daniel, Rolf A1 - Hecker, Michael T1 - Cell physiology of the biotechnological relevant bacterium Bacillus pumilus - An omics-based approach JF - Journal of Biotechnology N2 - Members of the species Bacillus pumilus get more and more in focus of the biotechnological industry as potential new production strains. Based on exoproteome analysis, B. pumilus strain Jo2, possessing a high secretion capability, was chosen for an omics-based investigation. The proteome and metabolome of B. pumilus cells growing either in minimal or complex medium was analyzed. In total, 1542 proteins were identified in growing B. pumilus cells, among them 1182 cytosolic proteins, 297 membrane and lipoproteins and 63 secreted proteins. This accounts for about 43% of the 3616 proteins encoded in the B. pumilus Jo2 genome sequence. By using GC–MS, IP-LC/MS and H NMR methods numerous metabolites were analyzed and assigned to reconstructed metabolic pathways. In the genome sequence a functional secretion system including the components of the Sec- and Tat-secretion machinery was found. Analysis of the exoproteome revealed secretion of about 70 proteins with predicted secretion signals. In addition, selected production-relevant genome features such as restriction modification systems and NRPS clusters of B. pumilus Jo2 are discussed. Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2014.08.028 SN - 1873-4863 (E-Journal); 0168-1656 (Print) IS - 192(A) SP - 204 EP - 214 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - JOUR A1 - Wiegand, Sandra A1 - Dietrich, Sascha A1 - Hertel, Robert A1 - Bongaerts, Johannes A1 - Evers, Stefan A1 - Volland, Sonja A1 - Daniel, Rolf A1 - Liesegang, Heiko T1 - RNA-Seq of Bacillus licheniformis: active regulatory RNA features expressed within a productive fermentation JF - BMC genomics Y1 - 2013 SN - 1471-2164 VL - Vol. 14 SP - 667 PB - BioMed Central CY - London ER - TY - JOUR A1 - Teumer, T. A1 - Capitain, C. A1 - Ross-Jones, J. A1 - Tippkötter, Nils A1 - Rädle, M. A1 - Methner, F.-J. T1 - In-line Haze Monitoring Using a Spectrally Resolved Back Scattering Sensor JF - BrewingScience N2 - In the present work an optical sensor in combination with a spectrally resolved detection device for in-line particle-size-monitoring for quality control in beer production is presented. The principle relies on the size and wavelength dependent backscatter of growing particles in fluids. Measured interference structures of backscattered light are compared with calculated theoretical values, based on Mie-Theory, and fitted with a linear least square method to obtain particle size distributions. For this purpose, a broadband light source in combination with a process-CCD-spectrometer (charge ? coupled device spectrometer) and process adapted fiber optics are used. The goal is the development of an easy and flexible measurement device for in-line-monitoring of particle size. The presented device can be directly installed in product fill tubes or vessels, follows CIP- (cleaning in place) and removes the need of sample taking. A proof of concept and preliminary results, measuring protein precipitation, are presented. Y1 - 2018 SN - 1613-2041 VL - 71 IS - 5/6 SP - 49 EP - 55 PB - Fachverlag Hans Carl CY - Nürnberg ER - TY - CHAP A1 - Hahn, Thomas A1 - Kelly, Svenja A1 - Muffler, Kai A1 - Tippkötter, Nils A1 - Ulber, Roland ED - Hans-Jörg, Bart ED - Pilz, Stephan T1 - Extraction of lignocellulose and algae for the production of bulk and fine chemicals T2 - Industrial scale natural products extraction Y1 - 2011 SN - 978-3-527-32504-7 (Print) SN - 978-3-527-63512-2 (Online) U6 - https://doi.org/10.1002/9783527635122 SP - 221 EP - 245 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - CHAP A1 - Poth, Sebastian A1 - Monzon, Magaly A1 - Tippkötter, Nils A1 - Ulber, Roland T1 - Lignocellulosic biorefinery : process integration of hydrolysis and fermentation T2 - Proceedings / 11th European Workshop on Lignocellulosics and Pulp : August 16 - 19, 2010, Hamburg, Germany Y1 - 2010 SP - 65 EP - 68 PB - vTi CY - Hamburg ER - TY - GEN A1 - Thiel, A. A1 - Tippkötter, Nils A1 - Suck, K. A1 - Sohling, U. A1 - Ruf, F. A1 - Ulber, Roland T1 - Simulation und Experiment bei der Aufarbeitung von Polyphenolen durch neue Silicatmaterialien T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Nachwachsende Rohstoffe stellen eine reichhaltige Quelle für die Gewinnung von wirtschaftlich interessanten Biomolekülen dar. Die Gruppe der Polyphenole ist dabei für mehrere Industriezweige bedeutend. Ihre antioxidativen Eigenschaften sind z. B. für die Pharmaindustrie interessant. Im derzeit bearbeiteten Projekt sollen Polyphenole aus Pflanzenbestandteilen isoliert und aufgereinigt werden, um sie dann als Komponenten für eine Vernetzung von Polymeren auf der Basis von Fettsäuren einzusetzen. Bisher sind im Wesentlichen Prozesse zur Entfernung von Polyphenolen aus Getränken wie Bier und Wein bekannt. Eine Wiedergewinnung der Polyphenole war in diesen Anwendungen bisher nicht relevant. Die Gewinnung bzw. Abtrennung der Polyphenole erfolgt u. a. durch kommerziell erhältliche Adsorbentien wie PVPP, Adsorberharze XAD16 (Rhöm & Haas) oder SP70 (Sepabeads), deren Partikelgrößen im Bereichvon 0,1 ± 0,8 mm und spezifischen Oberflächen von 700 ± 900 m 2 /g liegen. Als Alternative zu diesen Adsorbern sollen neue Materialien auf Basis von anorganischen Trennmedien, wie z. B. natürlichen Tonmineralien, für die Polyphenolabtrennung verwendet werden. Derzeit wird durch Abgleich von Experiment und Simulation ein Materialscreening durchgeführt. Durch den Einsatz molekulardynamischer Bindungssimulationen wird die Adsorbersuche beschleunigt und Vorhersagen zu Modifikationen bei der Herstellung der neuen Adsorbentien ermöglicht. Y1 - 2010 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201050104 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2010 und 28. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 21. - 23. September 2010, Eurogress Aachen VL - 82 IS - 9 SP - 1589 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - CHAP A1 - Tippkötter, Nils A1 - Möhring, S. A1 - Maurer, S. A1 - Roth, J. T1 - Dezentrale Vorbehandlung und Verarbeitung pflanzlicher Reststoffe für Bioraffinerien T2 - Kurzfassungen der Vorträge nach Sessions : Frühjahrstagung der Biotechnologen 2013, 4. - 5. März 2013, Dechema-Haus, Frankfurt am Main Y1 - 2013 SP - 5 CY - Frankfurt am Main ER - TY - CHAP A1 - Engel, Mareike A1 - Thieringer, Julia A1 - Tippkötter, Nils T1 - Linking bioprocess engineering and electrochemistry for sustainable biofuel production T2 - Young Researchers Symposium, YRS 2016. Proceedings N2 - Electromicrobial engineering is an emerging, highly interdisciplinary research area linking bioprocesses with electrochemistry. In this work, microbial electrosynthesis (MES) of biobutanol is carried out during acetone-butanol-ethanol (ABE) fermentations with Clostridium acetobutylicum. A constant electric potential of −600mV (vs. Ag/AgCl) with simultaneous addition of the soluble redox mediator neutral red is used in order to study the electron transfer between the working electrode and the bacterial cells. The results show an earlier initiation of solvent production for all fermentations with applied potential compared to the conventional ABE fermentation. The f inal butanol concentration can be more than doubled by the application of a negative potential combined with addition of neutral red. Moreover a higher biofilm formation on the working electrode compared to control cultivations has been observed. In contrast to previous studies, our results also indicate that direct electron transfer (DET) might be possible with C. acetobutylicum. The presented results make microbial butanol production economically attractive and therefore support the development of sustainable production processes in the chemical industry aspired by the “Centre for resource-efficient chemistry and raw material change” as well as the the project “NanoKat” working on nanostructured catalysts in Kaiserslautern. Y1 - 2016 N1 - Young Researchers Symposium, YRS 2016, 14th - 15th April 2016, Fraunhofer-Zentrum Kaiserslautern SP - 49 EP - 53 PB - Fraunhofer Verlag CY - Karlsruhe ER - TY - JOUR A1 - Tippkötter, Nils A1 - Ulber, Roland T1 - Rezension zu: Encyclopedia of Industrial Biotechnology, Vol. 1–7. By MC Flickinger. JF - Chemie Ingenieur Technik Y1 - 2012 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201290052 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) VL - 6 IS - 84 SP - 936 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - JOUR A1 - Tippkötter, Nils A1 - Deterding, A. A1 - Ulber, Roland T1 - Determination of acetic acid in fermentation broth by gas-diffusion technique JF - Engineering in Life Sciences N2 - Due to the interfering effects of acetic acid in many fermentation processes, a gas-diffusion technique was developed for the online determination of acetic acid. The measurements were accomplished with a flow diffusion analysis (FDA) unit from the TRACE Analytics GmbH, Braunschweig, Germany. The diffusion analysis is based on the UV-absorbance of acetic acid at 205 nm. The measurement was achieved by the separation of an acceptor and a carrier stream (acidified fermentation broth) using a gas permeable polytetrafluoroethylene (PTFE) membrane, whereby broth constituents that would otherwise disturb the UV-measurement of acetic acid, are held back efficiently. Merely, the fermentation by-products, e.g. formic acid, is capable of diffusing through the membrane. While formic acid can disturb the measurement, carbon dioxide does not absorb at 205 nm. The method operates with time-dependent sample enrichment. During the analysis, a small volume of the acceptor stream is stopped for a defined time interval in the acceptor chamber. During this period, the gaseous acetic acid diffuses through the membrane and is enriched in the acceptor chamber. Subsequently after the enrichment, the acceptor stream flows through a UV-detector. The intensity of the signal is proportional to the acetic acid concentration. Online measurements in bioreactors via a sterile filtration probe have been accomplished. A linear calibration in the range of 0.5–5.0 g/L acetic acid with a relative standard deviation of <5 % was obtained. A sampling rate of 8 samples per hour was possible. The system was applied for the determination of acetic acid in E. coli fermentation broth. The instrument is easy to clean, very user-friendly and does not require any toxic or expensive reagents. Y1 - 2008 U6 - https://doi.org/10.1002/elsc.200820227 VL - 8 IS - 1, Special Issue: Technical Systems for the Use in Life Sciences SP - 62 EP - 67 ER - TY - CHAP A1 - Muffler, Kai A1 - Poth, Sabastian A1 - Sieker, Tim A1 - Tippkötter, Nils A1 - Ulber, Roland A1 - Sell, Dieter ED - Moo-Young, Murray T1 - Bio-feedstocks T2 - Comprehensive biotechnology : principles and practices in industry, agcriculture, medicine and the environment. Volume 2: Engineering fundamentals of biotechnology Y1 - 2011 SN - 978-0-444-53352-4 U6 - https://doi.org/10.1016/B978-0-08-088504-9.00088-X SP - 93 EP - 101 PB - Elsevier CY - Amsterdam ET - 2. edition ER - TY - JOUR A1 - Falkenberg, Fabian A1 - Rahba, Jade A1 - Fischer, David A1 - Bott, Michael A1 - Bongaerts, Johannes A1 - Siegert, Petra T1 - Biochemical characterization of a novel oxidatively stable, halotolerant, and high-alkaline subtilisin from Alkalihalobacillus okhensis Kh10-101T JF - FEBS Open Bio N2 - Halophilic and halotolerant microorganisms represent a promising source of salt-tolerant enzymes suitable for various biotechnological applications where high salt concentrations would otherwise limit enzymatic activity. Considering the current growing enzyme market and the need for more efficient and new biocatalysts, the present study aimed at the characterization of a high-alkaline subtilisin from Alkalihalobacillus okhensis Kh10-101T. The protease gene was cloned and expressed in Bacillus subtilis DB104. The recombinant protease SPAO with 269 amino acids belongs to the subfamily of high-alkaline subtilisins. The biochemical characteristics of purified SPAO were analyzed in comparison with subtilisin Carlsberg, Savinase, and BPN'. SPAO, a monomer with a molecular mass of 27.1 kDa, was active over a wide range of pH 6.0–12.0 and temperature 20–80 °C, optimally at pH 9.0–9.5 and 55 °C. The protease is highly oxidatively stable to hydrogen peroxide and retained 58% of residual activity when incubated at 10 °C with 5% (v/v) H2O2 for 1 h while stimulated at 1% (v/v) H2O2. Furthermore, SPAO was very stable and active at NaCl concentrations up to 5.0 m. This study demonstrates the potential of SPAO for biotechnological applications in the future. KW - Alkalihalobacillus okhensis KW - detergent protease KW - halotolerant protease KW - high-alkaline subtilisin KW - oxidative stable protease Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.1002/2211-5463.13457 SN - 2211-5463 N1 - Corresponding author: Petra Siegert VL - 12 IS - 10 SP - 1729 EP - 1746 PB - Wiley CY - Hoboken, NJ ER - TY - BOOK A1 - Wagemann, Kurt A1 - Tippkötter, Nils T1 - Biorefineries / Kurt Wagemann, Nils Tippkötter (editors) T3 - Advances in biochemical engineering/biotechnology book series (ABE) Y1 - 2019 SN - 978-3-319-97117-9 SN - 978-3-319-97119-3 U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-319-97119-3 PB - Springer CY - Cham (Switzerland) ER - TY - JOUR A1 - Tippkötter, Nils A1 - Roth, Jasmine T1 - Purified Butanol from Lignocellulose – Solvent‐Impregnated Resins for an Integrated Selective Removal JF - Chemie Ingenieur Technik N2 - In traditional microbial biobutanol production, the solvent must be recovered during fermentation process for a sufficient space-time yield. Thermal separation is not feasible due to the boiling point of n-butanol. As an integrated and selective solid-liquid separation alternative, solvent impregnated resins (SIRs) were applied. Two polymeric resins were evaluated and an extractant screening was conducted. Vacuum application with vapor collection in fixed-bed column as bioreactor bypass was successfully implemented as butanol desorption step. In course of further increasing process economics, fermentation with renewable lignocellulosic substrates was conducted using Clostridium acetobutylicum. Utilization of SIR was shown to be a potential strategy for solvent removal from fermentation broth, while application of a bypass column allows for product removal and recovery at once. KW - Biofuel KW - Biorefinery KW - Butanol KW - Clostridium acetobutylicum KW - Lignocellulose Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.202000200 SN - 1522-2640 N1 - Corresponding author: Nils Tippkötter VL - 92 IS - 11 SP - 1741 EP - 1751 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Wollny, S. A1 - Stadtmüller, R. A1 - Tippkötter, Nils A1 - Oster, J. A1 - Kampeis, P. A1 - Ulber, Roland T1 - Optimierung der selektiven Aufarbeitung von Proteinen mit Aptamer-funktionalisierten Magnetpartikeln T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Die Herstellung pharmakologisch relevanter Proteine durch Mikroorganismen führt eine mehrstufige Aufarbeitung mit sich. Durch die Verwendung von Aptameren, kurzen einzelsträngigen DNA- oder RNA-Oligonukleotiden immobilisiert auf funktionalisierten, wiederverwendbaren Magnetpartikeln, können mehrere dieser Abtrennungsoperationen kombiniert und damit die Prozesskosten minimiert werden. Aufgrund der definierten dreidimensionalen Struktur können Aptamere kleine organische Moleküle hochspezifisch binden. Im vorgestellten Projekt wird die Aufarbeitung von His6-GFP als Modellprotein mithilfe der mit Aptamer funktionalisierten Magnetpartikel durchgeführt. In bisherigen Versuchen wurde die Bindung von Aptameren auf den magnetischen Partikeln sowie die Bindung des Modellproteins GFP auf den Partikeln optimiert. Des Weiteren wurden mehrere Strategien zur Elution des GFPs von den Partikeln verfolgt, um den Proteinertrag zu maximieren und die Partikel rezyklieren zu können. Die Untersuchung unspezifischer Bindungen von Zelltrümmern und Proteinen an die Magnetpartikel wurde mithilfe eines konfokalen Laser-Scanning-Mikroskops durchgeführt. Y1 - 2012 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201250031 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2012 und 30. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 10. – 13. September 2012, Karlsruhe VL - 84 IS - 8 SP - 1203 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - JOUR A1 - Unden, Gottfried A1 - Bongaerts, Johannes T1 - Alternative respiratory pathways of Escherichia coli: energetics and transcriptional regulation in response to electron acceptors JF - Biochimica et biophysica acta (BBA) - Bioenergetics Y1 - 1997 SN - 1879-2650 (E-Journal); 0005-2728 (Print) VL - Vol. 1320 IS - Iss. 3 SP - 217 EP - 234 ER - TY - CHAP A1 - Hering, T. A1 - Ulber, Roland A1 - Tippkötter, Nils T1 - Development of a screening system for antimicrobial surfaces T2 - New frontiers of biotech-processes (Himmelfahrtstagung) : 02-04 May 2016, Rhein-Mosel-Halle, Koblenz/Germany Y1 - 2016 SP - 129 PB - DECHEMA CY - Frankfurt am Main ER - TY - JOUR A1 - Tix, Julian A1 - Moll, Fabian A1 - Krafft, Simone A1 - Betsch, Matthias A1 - Tippkötter, Nils T1 - Hydrogen production from enzymatic pretreated organic waste with thermotoga neapolitana JF - Energies N2 - Biomass from various types of organic waste was tested for possible use in hydrogen production. The composition consisted of lignified samples, green waste, and kitchen scraps such as fruit and vegetable peels and leftover food. For this purpose, the enzymatic pretreatment of organic waste with a combination of five different hydrolytic enzymes (cellulase, amylase, glucoamylase, pectinase and xylase) was investigated to determine its ability to produce hydrogen (H2) with the hydrolyzate produced here. In course, the anaerobic rod-shaped bacterium T. neapolitana was used for H2 production. First, the enzymes were investigated using different substrates in preliminary experiments. Subsequently, hydrolyses were carried out using different types of organic waste. In the hydrolysis carried out here for 48 h, an increase in glucose concentration of 481% was measured for waste loads containing starch, corresponding to a glucose concentration at the end of hydrolysis of 7.5 g·L−1. In the subsequent set fermentation in serum bottles, a H2 yield of 1.26 mmol H2 was obtained in the overhead space when Terrific Broth Medium with glucose and yeast extract (TBGY medium) was used. When hydrolyzed organic waste was used, even a H2 yield of 1.37 mmol could be achieved in the overhead space. In addition, a dedicated reactor system for the anaerobic fermentation of T. neapolitana to produce H2 was developed. The bioreactor developed here can ferment anaerobically with a very low loss of produced gas. Here, after 24 h, a hydrogen concentration of 83% could be measured in the overhead space. KW - Biological hydrogen KW - Organic waste KW - Dark fermentation KW - Hydrolysis KW - Pretreatment Y1 - 2024 U6 - https://doi.org/10.3390/en17122938 SN - 1996-1073 N1 - Corresponding author: Nils Tippkötter VL - 17 IS - 12 PB - MDPI CY - Basel ER - TY - GEN A1 - Capitain, C. C. A1 - Lukeba, L. A1 - Ulber, Roland A1 - Tippkötter, Nils T1 - Biomimetische Klebstoffe aus Organosolv-Lignin T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Aufgrund von EU-Regularien und Umweltinitiativen wächst der Markt für nachhaltige und abbaubare Klebstoffe stetig. Organosolv (OS)-Lignin ist ein kommerziell wenig ertragreicher Nebenstrom der Lignocellulose-Bioraffinerie. Durch das "Nachahmen" der Adhäsionseigenschaften mit strukturverwandten Muschel-Aminosäuren soll OS-Lignin in einen starkes, vollständig biobasiertes Adhäsiv umgewandelt werden. Funktionsweisend für die Adhäsion des Muschelklebstoffes ist die Catecholgruppe der Aminosäure L-DOPA. Die laccase-katalysierte Polymerisationsreaktion von Lignin und L-DOPA ist schwierig zu kontrollieren, da L-DOPA eine Ringschlussreaktion eingeht. Stattdessen wurde eine zweistufige Reaktion mit einem Diamin als Ankermolekül etabliert. Die Catecholgruppe, die im zweiten Schritt enzymatisch an das Lignin-Amin gebunden wird, kann durch Komplexbildung mit Fe(III)-Ionen sowohl zur Adhäsion als auch zur Kohäsion des Klebstoffes beitragen. Der Lignin-Catechol-Klebstoff ist frei von petrochemischen Chemikalien und biologisch abbaubar. In ersten Stirnzugversuchen konnte eine Haftkraft von 0,3 MPa erreicht werden. Y1 - 2018 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201855076 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung und 33. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen 2018, 10. - 13. September 2018, Eurogress Aachen VL - 90 IS - 9 SP - 1167 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - CHAP A1 - Capitain, C. A1 - Hering, T. A1 - Tippkötter, Nils A1 - Ulber, Roland T1 - Enzymatic polymerization of lignin model compounds and solubilized lignin in an aqueous ethanol extract T2 - New frontiers of biotech-processes (Himmelfahrtstagung) : 02-04 May 2016, Rhein-Mosel-Halle, Koblenz/Germany Y1 - 2016 SP - 151 EP - 152 PB - DECHEMA CY - Frankfurt am Main ER - TY - GEN A1 - Al-Kaidy, H. A1 - Tippkötter, Nils A1 - Kaiser, P. A1 - Wollny, S. A1 - Ulber, Roland T1 - Aufreinigung von Cytochrom P450BMP mittels magnetischer Partikel und die enzymatische Synthese von 9, 10-Dihydroxystearinsäure T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Cytochrom P450 sind Häm-Proteine, die zur Enzymklasse der Oxidoreduktasen (EC 1.14.xy) gehören. Eine wichtige Reaktion ist die Hydroxylierung nichtaktivierter C–H-Bindungen, die in technischen Systemen von großem Interesse ist. Durch die Verwendung von M-IDA-2-Partikeln ist eine direkte Aufreinigung mit gleichzeitiger Immobilisierung und die Applikation der Enzyme aus dem Zelllysat möglich. Damit ist das Verfahren mehr als fünf Stunden schneller als die konventionelle Chromatographie und mehr als 80 % der Aufreinigungszeit wird gespart. Mit dem isolierten nativen Enzym konnte die Plattformchemikalie 9,10-Dihydroxystearinsäure aus Ölsäure hergestellt werden. Unter anderem für die Kunststoffindustrie können aus diesem Produkt wichtige Monomere wie z. B. Azelainsäure hergestellt werden. Die Bildung des Produkts erfolgt in einem zweiphasigen Reaktionssystem an der Grenzfläche zwischen dem Öl und der wässrigen Phase als Feststoff. Um das immobilisierte Enzym aktiv in die obere Phase zu transportieren, wurde eine neue magnetische Mischvorrichtung entwickelt. Das Reaktionsprodukt wurde mit NMR, GC-MS und HPLC-MS analysiert und mit einem chemisch synthetisierten Standard von 9,10-Dihydroxystearinsäure verglichen. Derzeit werden Studien des immobilisierten Häms des Enzyms durchgeführt. Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201450420 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2014 und 31. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 30. September - 2. Oktober 2014, Eurogress Aachen N1 - Gefördert wird dieses Projekt im Rahmen von MAGNENZ durch das BMBF VL - 86 IS - 9 SP - 1420 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - JOUR A1 - Schumann, Christiane A1 - Rogin, Sabine A1 - Schneider, Horst A1 - Tippkötter, Nils A1 - Oster, Jürgen A1 - Kampeis, Percy T1 - Simultane Atline-Quantifizierung von Magnetpartikeln und Mikroorganismen bei einer HGMS-Filtration JF - Chemie Ingenieur Technik N2 - Es wird eine neue Atline-Messmethode vorgestellt, mit der während einer Hochgradienten-Magnetseparation (HGMS)-Filtration eine simultane Quantifizierung von Magnetpartikeln und Mikroorganismen im Filtrat vorgenommen werden kann. Dabei gelingt die Quantifizierung signifikant besser als mit bisher verwendeten Messmethoden. Mit dieser Methode ist es möglich, die Trennleistung einer HGMS-Filtration zu bestimmen und einen Filterdurchbruch durch Konzentrationsanstiege im Bereich einiger µg L−1 von Magnetpartikeln im Filtrat frühzeitig zu detektieren, ohne dass nennenswerte Partikelmengen verloren gehen. Y1 - 2015 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201300158 N1 - Englischer Titel: Simultaneous Atline Quantification of Magnetic Particles and Microorganisms in the HGMS Filtration VL - 87 IS - 1-2 SP - 137 EP - 149 ER - TY - CHAP A1 - Artmann, Gerhard A1 - Meruvu, Haritha A1 - Kizildag, Sefa A1 - Temiz Artmann, Aysegül ED - Artmann, Gerhard ED - Temiz Artmann, Aysegül ED - Zhubanova, Azhar A. ED - Digel, Ilya T1 - Functional Toxicology and Pharmacology Test of Cell Induced Mechanical Tensile Stress in 2D and 3D Tissue Cultures T2 - Biological, Physical and Technical Basics of Cell Engineering N2 - Mechanical forces/tensile stresses are critical determinants of cellular growth, differentiation and migration patterns in health and disease. The innovative “CellDrum technology” was designed for measuring mechanical tensile stress of cultured cell monolayers/thin tissue constructs routinely. These are cultivated on very thin silicone membranes in the so-called CellDrum. The cell layers adhere firmly to the membrane and thus transmit the cell forces generated. A CellDrum consists of a cylinder which is sealed from below with a 4 μm thick, biocompatible, functionalized silicone membrane. The weight of cell culture medium bulbs the membrane out downwards. Membrane indentation is measured. When cells contract due to drug action, membrane, cells and medium are lifted upwards. The induced indentation changes allow for lateral drug induced mechanical tension quantification of the micro-tissues. With hiPS-induced (human) Cardiomyocytes (CM) the CellDrum opens new perspectives of individualized cardiac drug testing. Here, monolayers of self-beating hiPS-CMs were grown in CellDrums. Rhythmic contractions of the hiPS-cells induce membrane up-and-down deflections. The recorded cycles allow for single beat amplitude, single beat duration, integration of the single beat amplitude over the beat time and frequency analysis. Dose effects of agonists and antagonists acting on Ca2+ channels were sensitively and highly reproducibly observed. Data were consistent with published reference data as far as they were available. The combination of the CellDrum technology with hiPS-Cardiomyocytes offers a fast, facile and precise system for pharmacological and toxicological studies. It allows new preclinical basic as well as applied research in pharmacolgy and toxicology. Y1 - 2018 SN - 978-981-10-7904-7 U6 - https://doi.org/10.1007/978-981-10-7904-7_7 SP - 157 EP - 192 PB - Springer CY - Singapore ER - TY - JOUR A1 - Tippkötter, Nils A1 - Al-Kaidy, Huschyar A1 - Wollny, Steffen A1 - Ulber, Roland T1 - Functionalized magnetizable particles for downstream processing in single-use systems JF - Chemie Ingenieur Technik N2 - Biotechnological downstream processing is usually an elaborate procedure, requiring a multitude of unit operations to isolate the target component. Besides the disadvantageous space-time yield, the risks of cross-contaminations and product loss grow fast with the complexity of the isolation procedure. A significant reduction of unit operations can be achieved by application of magnetic particles, especially if these are functionalized with affinity ligands. As magnetic susceptible materials are highly uncommon in biotechnological processes, target binding and selective separation of such particles from fermentation or reactions broths can be done in a single step. Since the magnetizable particles can be produced from iron salts and low priced polymers, a single-use implementation of these systems is highly conceivable. In this article, the principles of magnetizable particles, their synthesis and functionalization are explained. Furthermore, applications in the area of reaction engineering, microfluidics and downstream processing are discussed focusing on established single-use technologies and development potential. Y1 - 2013 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201200130 VL - 85 IS - 1-2: Special Issue: Single-Use Technology SP - 76 EP - 86 PB - Wiley CY - Weinheim ER - TY - JOUR A1 - Deppe, Veronika Maria A1 - Klatte, Stephanie A1 - Bongaerts, Johannes A1 - Maurer, Karl-Heinz A1 - O'Connell, Timothy A1 - Meinhardt, Friedhelm T1 - Genetic control of Amadori product degradation in Bacillus subtilis via regulation of frlBONMD expression by FrlR JF - Applied and environmental microbiology Y1 - 2011 SN - 1098-5336 (E-Journal); 0003-6919 (Print); 0099-2240 (Print) VL - Vol. 77 IS - No. 9 SP - 2839 EP - 2846 PB - American Society of Mechanical Engineers (ASME) CY - New York ER - TY - JOUR A1 - Oehlenschläger, Katharina A1 - Volkmar, Marianne A1 - Stiefelmaier, Judith A1 - Langsdorf, Alexander A1 - Holtmann, Dirk A1 - Tippkötter, Nils A1 - Ulber, Roland T1 - New insights into the influence of pre-culture on robust solvent production of C. acetobutylicum JF - Applied Microbiology and Biotechnology N2 - Clostridia are known for their solvent production, especially the production of butanol. Concerning the projected depletion of fossil fuels, this is of great interest. The cultivation of clostridia is known to be challenging, and it is difficult to achieve reproducible results and robust processes. However, existing publications usually concentrate on the cultivation conditions of the main culture. In this paper, the influence of cryo-conservation and pre-culture on growth and solvent production in the resulting main cultivation are examined. A protocol was developed that leads to reproducible cultivations of Clostridium acetobutylicum. Detailed investigation of the cell conservation in cryo-cultures ensured reliable cell growth in the pre-culture. Moreover, a reason for the acid crash in the main culture was found, based on the cultivation conditions of the pre-culture. The critical parameter to avoid the acid crash and accomplish the shift to the solventogenesis of clostridia is the metabolic phase in which the cells of the pre-culture were at the time of inoculation of the main culture; this depends on the cultivation time of the pre-culture. Using cells from the exponential growth phase to inoculate the main culture leads to an acid crash. To achieve the solventogenic phase with butanol production, the inoculum should consist of older cells which are in the stationary growth phase. Considering these parameters, which affect the entire cultivation process, reproducible results and reliable solvent production are ensured. KW - Pre-culture KW - Metabolic shift KW - Acid crash KW - C. acetobutylicum KW - ABE KW - Butanol Y1 - 2024 U6 - https://doi.org/10.1007/s00253-023-12981-8 SN - 1432-0614 VL - 108 PB - Springer CY - Berlin, Heidelberg ER - TY - JOUR A1 - Ulber, Roland A1 - Tippkötter, Nils A1 - Buchholz, H. A1 - Demmer, W. A1 - Scheper, T. T1 - Innovative Verfahren in der Molkeaufarbeitung zur Gewinnung neuer Produkte JF - Deutsche Milchwirtschaft Y1 - 2008 SN - 0012-0480 VL - 59 IS - 19 SP - 704 EP - 706 ER - TY - GEN A1 - Poth, S. A1 - Monzon, M. A1 - Tippkötter, Nils A1 - Ulber, Roland T1 - Enzymatische Hydrolyse von vorbehandelter Lignocellulose T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Die ökonomische Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen und der klimatische Wandel durch die Nutzung dieser haben zu einer intensiven Suche nach erneuerbaren Rohstoffen für die Produktion von Chemikalien und Treibstoffen geführt. Ein viel versprechender Rohstoff in diesem Zusammenhang sind Zucker, die mittels enzymatischer Hydrolyse aus Lignocellulose gewonnen und beispielsweise zu Ethanol umgesetzt werden können. Dabei ist es notwendig die Hydrolyse in Hinsicht auf das verwendete Substrat und die Verwendung der entstehenden Hydrolysate für die Fermentation von Alkohol zu optimieren. Als Substrat dienen Cellulose- und Hemicellulose-Fraktionen, die durch thermo-chemische Vorbehandlung von Holz gewonnen werden. Die Vorbehandlung erfolgt bei unserem Projektpartner am Johann Heinrich von Thünen Institut in Hamburg. Verschiedene kommerziell erhältliche Enzyme, thermostabile eingeschlossen, wurden auf ihre Fähigkeit hin untersucht, diese Fraktionen zu den entsprechenden Zuckern umsetzen zu können. Um die Konzentration an fermentierbaren Zuckern zu steigern werden verschiedene Optimierungen durchgeführt, z. B. die Erhöhung der Substrat- bzw. Enzymkonzentrationen. Ein weiterer interessanter Ansatz, welcher ebenfalls verfolgt wird, ist es die Hydrolyse und die Fermentation in einem Schritt durchzuführen. Y1 - 2009 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.200950244 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet‐Jahrestagung 2009 und 27. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 8.- 10. September 2009, Mannheim N1 - Das hier vorgestellte Vorhaben wird durch die Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe (FNR) gefördert: „Verbundvorhaben: Pilotprojekt Lignocellulose-Bioraffinerie, Teilvorhaben 1: Extraktverarbeitung, Enzymtechnologie, verfahrenstechnische Untersuchungen, Ökobilanzierung, Wirtschaftlichkeitsberechnungen“ (Förderkennzeichen: FNR 22027405) VL - 81 IS - 8 SP - 1049 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - CHAP A1 - Frotscher, Ralf A1 - Goßmann, Matthias A1 - Raatschen, Hans-Jürgen A1 - Temiz Artmann, Aysegül A1 - Staat, Manfred T1 - Simulation of cardiac cell-seeded membranes using the edge-based smoothed FEM T2 - Shell and membrane theories in mechanics and biology. (Advanced structured materials ; 45) N2 - We present an electromechanically coupled Finite Element model for cardiac tissue. It bases on the mechanical model for cardiac tissue of Hunter et al. that we couple to the McAllister-Noble-Tsien electrophysiological model of purkinje fibre cells. The corresponding system of ordinary differential equations is implemented on the level of the constitutive equations in a geometrically and physically nonlinear version of the so-called edge-based smoothed FEM for plates. Mechanical material parameters are determined from our own pressure-deflection experimental setup. The main purpose of the model is to further examine the experimental results not only on mechanical but also on electrophysiological level down to ion channel gates. Moreover, we present first drug treatment simulations and validate the model with respect to the experiments. Y1 - 2015 SN - 978-3-319-02534-6 ; 978-3-319-02535-3 SP - 187 EP - 212 PB - Springer CY - Heidelberg ER - TY - RPRT A1 - Tippkötter, Nils T1 - TreBec - Herstellung eines Mehrwegbechers aus Treber : Sachbericht zum Verwendungsnachweis N2 - Laufzeit des Vorhabens und Berichtszeitraum: 01.10.2020-30.09.2021 Y1 - 2021 U6 - https://doi.org/10.2314/KXP:1858723302 N1 - Förderkennzeichen BMBF 031B1037 PB - FH Aachen CY - Jülich ER - TY - CHAP A1 - Engel, M. A1 - Thieringer, J. A1 - Tippkötter, Nils T1 - Microbial electrosynthesis for sustainable biobutanol production T2 - New frontiers of biotech-processes (Himmelfahrtstagung) : 02-04 May 2016, Rhein-Mosel-Halle, Koblenz/Germany Y1 - 2016 SP - 77 EP - 78 PB - DECHEMA CY - Frankfurt am Main ER - TY - JOUR A1 - Hafidi, Youssef A1 - El Hatka, Hicham A1 - Schmitz, Dominik A1 - Krauss, Manuel A1 - Pettrak, Jürgen A1 - Biel, Markus A1 - Ittobane, Najim T1 - Sustainable soil additives for water and micronutrient supply: swelling and chelating properties of polyaspartic acid hydrogels utilizing newly developed crosslinkers JF - Gels N2 - Drought and water shortage are serious problems in many arid and semi-arid regions. This problem is getting worse and even continues in temperate climatic regions due to climate change. To address this problem, the use of biodegradable hydrogels is increasingly important for the application as water-retaining additives in soil. Furthermore, efficient (micro-)nutrient supply can be provided by the use of tailored hydrogels. Biodegradable polyaspartic acid (PASP) hydrogels with different available (1,6-hexamethylene diamine (HMD) and L-lysine (LYS)) and newly developed crosslinkers based on diesters of glycine (GLY) and (di-)ethylene glycol (DEG and EG, respectively) were synthesized and characterized using Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and scanning electron microscopy (SEM) and regarding their swelling properties (kinetic, absorbency under load (AUL)) as well as biodegradability of PASP hydrogel. Copper (II) and zinc (II), respectively, were loaded as micronutrients in two different approaches: in situ with crosslinking and subsequent loading of prepared hydrogels. The results showed successful syntheses of di-glycine-ester-based crosslinkers. Hydrogels with good water-absorbing properties were formed. Moreover, the developed crosslinking agents in combination with the specific reaction conditions resulted in higher water absorbency with increased crosslinker content used in synthesis (10% vs. 20%). The prepared hydrogels are candidates for water-storing soil additives due to the biodegradability of PASP, which is shown in an exemple. The incorporation of Cu(II) and Zn(II) ions can provide these micronutrients for plant growth. KW - micronutrients KW - swelling properties KW - biodegradable polymers KW - hydrogels KW - superabsorbent polymers KW - glycine KW - polyaspartic acid Y1 - 2024 U6 - https://doi.org/10.3390/gels10030170 SN - 2310-2861 VL - 10 IS - 3 SP - Artikel 170 PB - MDPI CY - Basel ER - TY - JOUR A1 - Hoffstadt, Kevin A1 - Nikolausz, Marcell A1 - Krafft, Simone A1 - Bonatelli, Maria A1 - Kumar, Vivekanantha A1 - Harms, Hauke A1 - Kuperjans, Isabel T1 - Optimization of the ex situ biomethanation of hydrogen and carbon dioxide in a novel meandering plug flow reactor: start-up phase and flexible operation JF - Bioengineering KW - methanation KW - plug flow reactor KW - bubble column KW - biomethane KW - P2G Y1 - 2024 U6 - https://doi.org/10.3390/bioengineering11020165 SN - 2306-5354 VL - 11 IS - 2 PB - MDPI CY - Basel ER -