Biomonitoring der Betriebshefen in praxi mit fluoreszenzoptischen Verfahren

VI. Mitteilung: Zellzahl- und Zellvolumenanalysen

Abstract

Biotechnologische Prozesse stellen ein komplexes biologisches System dar, bestehend aus mikrobiellen Zellen, die durch ihre chemische und physikalische Umgebung direkt beeinflußt werden. Zur Kontrolle solcher Prozesse sind Beobachtungen des Zellzustandes während der Kultivierung erforderlich. Zu einem effizienten Biomonitoring eignen sich schnelle und direkte elektronische Zellvolumen- und flußzytometrische Meßverfahren. Das Zellvolumen von Saccharomyces-Hefen ist stammspezifisch, allerdings morphologisch sehr heterogen. Die Zellgröße einer statischen Kultur ändert sich mit den Wachstums- und Milieubedingungen. Dabei erschwert die Polyklonalität der Heferassen die morphologische Zuordnung.  Mutterzellen bilden unter Nährsubstratmangel kleine Tochterzellen, diese müssen zunächst ein Größenwachstum (critical size) absolvieren, bevor sie den Zellzyklus initiieren können. Mutterzellen mit großen Tochterzellen können hingegen unter günstigen Wachstums- und Milieubedingungen sofort einen Zellzyklus beginnen. Die Differenzierung der Hefezellen in Zellzyklusphasen drückt sich auch durch ihre heterogene Größenverteilung in der Population aus. Diese Größenklassen entsprechen Hefezellen mit unterschiedlichem Alter. Die Charakterisierung einer Zellpopulation nach dem Alter wäre für die Regelung und Steuerung der Gärung und Reifung sowie der Hefegewinnung von großer Bedeutung. Die elektronische Zellvolumen- und Kernvolumenmessung wurde mit entsprechenden flußzytometrischen Daten an untergärigen und obergärigen Hefen verglichen.