Fermentation in
der Biotechnologie

Was ist Fermentation?

Fermentation ist ein Stoffwechselprozess, bei dem Mikroorganismen wie Bakterien, Hefen oder Pilze organische Verbindungen abbauen, um Energie zu gewinnen oder Biomasse aufzubauen. Dieser Prozess kann sowohl unter anaeroben, als auch aeroben Bedingungen stattfinden. Dabei entstehen charakteristische Endprodukte wie Ethanol, Milchsäure oder andere Substanzen, die für den Menschen nützlich sind.

Die bekanntesten Beispiele aus dem Alltag sind die alkoholische Gärung durch Hefen (z. B. zur Herstellung von Bier und Wein) und die Milchsäuregärung durch Milchsäurebakterien, wie Sie bei der Herstellung von Joghurt stattfindet.

Der Prozess der Fermentation

Der Ablauf der Fermentation beginnt mit einem geeigneten Rohstoff, der als Nährmedium für die Mikroorganismen dient. Diese Rohstoffe bestehen oft aus Zuckern, die von den Mikroorganismen abgebaut werden. Der Prozess läuft in mehreren Schritten ab:

1. Inokulation: Das Nährmedium wird mit den gewünschten Mikroorganismen geimpft.

2. Wachstumsphase: Die Mikroorganismen vermehren sich und beginnen, die Rohstoffe zu metabolisieren.

3. Produktionsphase: Die Mikroorganismen produzieren die gewünschten Stoffe, z. B. Ethanol, Milchsäure oder Proteine.

4. Ernte: Die Endprodukte werden aus dem Medium isoliert und gereinigt.

Dieser Prozess kann in sogenannten Fermentern, auch Bioreaktoren genannt, stattfinden. Dies sind speziell entwickelte Behälter, die optimale Bedingungen für das Wachstum der Mikroorganismen und die Produktion der Zielstoffe bieten. Die Parameter wie Temperatur, pH-Wert und Nährstoffkonzentration werden dabei genau kontrolliert und entsprechend der Bedürfnisse der Mikroorgansimen eingestellt.

Anwendungen der Fermentation in der Biotechnologie

Die industrielle Biotechnologie nutzt die Fermentation in einer Vielzahl von Anwendungen:

1. Lebensmittel- und Getränkeindustrie:

   • Herstellung von Bier, Wein, Joghurt, Käse und Sauerkraut.

   • Produktion von Geschmacksverstärkern wie Mononatriumglutamat.

2. Pharmazeutische Industrie:

   • Produktion von Antibiotika wie Penicillin.

   • Herstellung von Impfstoffen und Biopharmazeutika.

3. Umwelttechnologie:

   • Biologische Abwasserreinigung.

   • Produktion von Biokraftstoffen wie Bioethanol oder Biogas.

4. Agrarbiotechnologie:

   • Herstellung biologischer Pflanzenschutzmittel.

   • Produktion von Düngemitteln mit Mikroorganismen.

5. Chemische Industrie:

   • Biosynthese von organischen Säuren (z. B. Zitronensäure) und Enzymen.

   • Herstellung von Biopolymeren wie Polylactid (PLA).

Aufragsfermentation bei e-nema

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