Einsatz bioanalytischer Systeme bei der industriellen Produktion von Pharmaaminosäuren

Aminosäuren finden in den verschiedensten Bereichen vielfältigen Einsatz. Hauptanwendungsgebiete sind die Nahrungsmittel- (50%), Futtermittel (30%)- und pharmazeutische (20%) Industrie. In der pharmazeutischen Industrie werden Aminosäuren höchster Reinheit benötigt. Ein sehr wichtiges Beispiel ist die Verwendung für prä- oder postoperative parenterale Ernährung. In der Kosmetikindustrie dienen Aminosäuren als Ausgangssubstanzen für die Herstellung hochwertiger Hautcremes. Für die Gewinnung von Aminosäuren stehen diverse großtechnische Verfahren zur Verfügung: die Extraktion aus nachwachsenden Rohstoffen, die fermentative Gewinnung, die chemische Synthese und die Biotransformation. Über diese Verfahren wird eine geschätzte Jahresproduktion von weltweit ca. 3. Mrd. Tonnen hergestellt. Bei der AMINO GmbH werden Aminosäuren für den pharmazeutischen Markt aus nachwachsenden Rohstoffen wie Zuckerrübenmelasse über chromatographische Verfahren und Biotransformationen (enzymatische Katalyse) gewonnen. Hierbei ist eine On-line-Prozesskontrolle unabdingbar. Durch die optimierte Kontrolle und Führung des Bioprozesses können Ressourcen eingespart werden. Daraus ergeben sich direkt Umweltentlastungen und Kostenersparnisse. Mit den bisher erzielten Ergebnissen kann eine 20% höhere Produktkonzentration erreicht werden. Dieses entspricht – gerechnet auf die nachfolgenden Aufarbeitungsschritte – einer Ersparnis von 200 bis 300 t Dampf pro Jahr (20% der Produkt spezifischen Energiekosten). Ebenfalls einsparen lassen sich bis zu 2000 m3 Abwasser (entsprechend 0,4 t COD) pro Jahr. Letztendlich ist es das Ziel mit Hilfe der bioanalytischen Verfahren pro Jahr 3,5 t Serin und 0,5 t Indol durch eine 30% höhere Produktausbeute einsparen zu können. Es zeigt sich somit, dass der Einsatz moderner bioanalytischer Verfahren wie der 2-D-Fluoreszenzspektroskopie durchaus zu einer Verbesserung der ökonomischen als auch der ökologischen Faktoren eines industriellen Prozesses führen kann

The utility of the “Arable Weeds and Management in Europe” database: Challenges and opportunities of combining weed survey data at a European scale

Over the last 30 years many studies have surveyed weed vegetation on arable land. The “Arable Weeds and Management in Europe” (AWME) database is a collection of 36 of these surveys and the associated management data. Here we review the challenges associated with combining disparate datasets and explore some of the opportunities for future research that present themselves thanks to the advent of the AWME database. We present three case studies repeating previously published national scale analyses with data from a larger spatial extent. We demonstrate that i) the standardisation of abundance data to a common measure, prior to the analysis of the combined dataset, has little impact on the outcome of the analyses, ii) the increased length of environmental or management gradients allows for greater confidence in conclusions, iii) the main conclusions of analyses done at different spatial extents remain consistent. These case studies demonstrate the utility of a Europe-wide weed survey database, for clarifying or extending results obtained from studies at smaller scales. This Europe-wide data collection offers many more opportunities for analysis that could not be addressed in smaller datasets; including questions about the effects of climate change, macro-ecological and biogeographical issues related to weed diversity as well as the dominance or rarity of specific weeds in Europe

Optimization of insect cell based protein production processes - online monitoring, expression systems, scale-up

Due to the increasing use of insect cell based expression systems in research and industrial recombinant protein production, the development of efficient and reproducible production processes remains a challenging task. In this context, the application of online monitoring techniques is intended to ensure high and reproducible product qualities already during the early phases of process development. In the following chapter, the most common transient and stable insect cell based expression systems are briefly introduced. Novel applications of insect cell based expression systems for the production of insect derived antimicrobial peptides/proteins (AMPs) are discussed using the example of G. mellonella derived gloverin. Suitable in situ sensor techniques for insect cell culture monitoring in disposable and common bioreactor systems are outlined with respect to optical and capacitive sensor concepts. Since scale-up of production processes is one of the most critical steps in process development, a conclusive overview is given about scale up aspects for industrial insect cell culture processes

Semiochemical-based alternatives to synthetic toxicant insecticides for pollen beetle management

There is an urgent need to develop sustainable pest management systems to protect arable crops in order to replace the current over-reliance on synthetic insecticides. Semiochemicals are insect- or plant-derived chemicals that are used by organisms as information signals. Integrated pest management tools are currently in development that utilise semiochemicals to manipulate the behaviour of pest insects and their natural enemies to provide effective control of pests within the crop. These innovative tools usually require fewer inputs and can involve multiple elements therefore reducing the likelihood of resistance developing compared with use of synthetic toxicants. We review here the life cycle of the pollen beetle Brassicogethes aeneus (previously known as Meligethes aeneus) which is a pest insect of oilseed rape (Brassica napus) and describe the current knowledge of any behaviour mediated by semiochemicals in this species. We discuss the behavioural processes where semiochemical-based control approaches may be appropriate and consider how these approaches could be integrated into an integrated pest management strategy for this important arable crop