Everybody involved in biotechnology will appreciate having this volume at their fingertips. It contains the biological background material which is indispensable for the development of biotechnological processes and offers a unique collection of current information on the basic biology (ecology, taxonomy, biochemistry, physiology, and genetics) of industrially important organisms. The first part of the book presents the biological aspects of cell structure, organization, and metabolism to obtain a better understanding of the general function of cells. The second part deals with a large assemblage of insustrially important organisms. All of this information will be a useful basis for those who suddenly find themselves working on a new biotechnological project.Topics included are: Cell Structure/ Metabolism/ Growth of Microorganisms/ Metabolic Design/ Immobilized Organisms/ Methylotrophs/ Pseudomonads/ Yeasts/ Filamentous Fungi/ Bacteriophages/ Cell Cultures
Inhaltsverzeichnis Entwicklung der technischen Mikrobiologie.- 1 Technisch wichtige Mikroorganismenarten und Zellen.- 1. Viren.- 2. Bakterien.- 3. Pilze.- 4. Photosynthetische Mikroorganismen.- 5. Zellen bzw. Gewebe, Zellteile.- 6. Protozoen.- Literatur.- 2 Entwicklungsbedingungen für Mikroorganismen.- 1. Allgemeine Substratansprüche der Mikroorganismen.- 2. Weitere Bedingungen zur Mikroorganismenentwicklung.- 3. Substrate zur technischen Mikroorganismenzucht.- Literatur.- 3 Zentraler Stoffwechsel der Mikroorganismen.- 1. Hexoseabbau über den Fructose-diphosphat-Weg (FDP-Weg).- 2. Hexoseabbau über den oxidativen Pentose-phosphat-Weg (PP-Weg).- 3. Hexoseabbau über den Entner-Doudoroff-Weg (ED-Weg).- 4. Verbreitung der Hexoseabbauwege unter den Mikroorganismen.- 5. Oxidation von Kohlenwasserstoffen.- 6. Tricarbonsäure-Zyklus (TCC).- 7. Weitere Grundstoffwechselvorgänge.- Literatur.- 4 Mikrobielle Biosynthesen industriell wichtiger Sekundärprodukte (peripherer Stoffwechsel).- 1. Polyketide.- 2. Fettsäuren und Fette.- 3. Polyacetylene.- 4. Isoprenoide.- 5. Weitere Wege der Biosynthese sekundärer Produkte.- Literatur.- 5 Mikroorganismengenetik unter industriellen Gesichtspunkten.- 1. Allgemeines.- 2. Mutationen.- 3. Induktion von Mutationen.- 4. Anreicherung von Mutanten.- 5. Übertragung von Merkmalen und genetische Rekombination.- 6. Regulation des Stoffwechsels.- 7. Gentechnologie.- 8. Anwendungsgebiete der Genetik in der industriellen Mikrobiologie.- Literatur.- 6 Anreicherung, Isolierung und Haltung von Mikroorganismen und Zellen.- 1. Anreicherung und Isolierung von Mikroorganismen und Zellen.- 2. Besondere Testverfahren.- 3. Haltung von Produktionsstämmen.- 4. Mikroorganismensammlungen.- 5. Patentschutz für Mikroorganismen.- Literatur.- 7 Entwicklungskinetik der Mikroorganismen.- 1. Diskontinuierliche Kultur.- 2. Grundlagen der kontinuierlichen Mikroorganismenzucht.- 3. Gesetzmäßigkeiten bei der Produktbildung.- Literatur.- 8 Die Abschnitte der Fermentation.- 1. Allgemeines.- 2. Übersicht über den Ablauf biotechnologischer Verfahren.- 3. Substrate und Herstellung des Fermentationsmediums.- 4. Sterilisation.- 5. Herstellung der Impflösung.- 6. Fermentation.- a) Bioreaktoren.- b) Sterilhaltung.- c) Belüftung und Bewegung von Fermentationslösungen.- d) Meß-und Regeltechnik.- e) Schaumzerstörung.- 7. Trennung von Biomasse und Kulturflüssigkeit.- 8. Produktisolierung.- 9. Trocknung.- 10. Rückstandsbeseitigung.- 11. Scale up.- Literatur.- 9 Bioreaktoren.- 1. Allgemeines.- 2. Reaktoren für Oberflächenverfahren.- 3. Reaktoren für Submersverfahren.- Literatur.- 10 Kontinuierliche Verfahren.- 1. Semikontinuierliche Fermentation.- 2. Kontinuierliche Fermentation.- Literatur.- 11 Biomasse zur Mikroorganismengewinnung.- I. Backhefeherstellung.- 1. Allgemeines.- 2. Mikroorganismen.- 3. Biochemie und Regulation.- 4. Technik der Backhefeherstellung.- 5. Schädlinge der Backhefeerzeugung.- 6. Trockenhefe.- 7. Anwendung.- II. Gewinnung von Mikroorganismen für technische, biochemische oder medizinische Zwecke.- 1. Mikroorganismen als Starterkulturen in der Lebensmittelwirtschaft.- 2. Mikroorganismen als Futterzusätze.- 3. Mikroorganismen zur Therapie.- 4. Mikroorganismen zur Anwendung im Pflanzenschutz.- 5. Mikroorganismen für biochemische Anwendungen.- 6. Mikroorganismen für Bodenimpfungen.- Literatur.- 12 Biomasse zur Proteinerzeugung.- I. Übersicht.- IL Biomasse aus Zuckern, Polysaccharidhydrolysaten und organischen Säuren.- III. Biomasse aus Cellulose.- IV. Biomasse aus gasförmigen Alkanen und deren Alkoholen.- V. Biomasse aus langkettigen Alkanen.- VI. Biomasse mit Knallgasbakterien.- VII. Biomasse aus Abwässern.- VIII. Anwendung von Biomasse.- Literatur.- 13 Züchtung von Pilzen mit Fruchtkörpern.- 1. Allgemeines.- 2. Regulation.- 3. Champignonzucht auf festem Substrat.- 4. Zucht weiterer Pilze auf erdhaltigem Substrat.- 5. Zucht von Pilzen auf Holz.- 6. Zucht von Mykorrhizapilzen.- 7. Fruchtkörperbildung höherer Pilze im Submers verfahr en.- Literatur.- 14 Biomassegewinnung aus photosynthetischen Mikroorganismen.- 1. Allgemeines.- 2. Mikroorganismenarten.- 3. Biochemie und Regulation.- 4. Verfahren zur Massenzucht photosynthetischer Mikroorganismen.- 5. Verfahren zur Energiegewinnung unter Verwendung von Algen.- 6. Anwendung und Bedeutung der Massenzucht phototropher Mikroorganismen.- Literatur.- 15 Essigsäure.- 1. Allgemeines.- 2. Mikroorganismen.- 3. Biochemie und Regulation.- 4. Verfahren zur Herstellung von Essigsäure.- 5. Verarbeitung des fertigen Essigs.- 6. Essigsorten.- 7. Schädlinge.- 8. Verwendung.- Literatur.- 16 Milchsäure.- 1. Allgemeines.- 2. Mikroorganismen.- 3. Biochemie und Regulation.- 4. Herstellungstechnik.- 5. Milchsäureherstellung mit Pilzen.- 6. Anwendung.- Literatur.- 17 Citronensäure.- 1. Allgemeines.- 2. Mikroorganismen.- 3. Chemie.- 4. Biochemie und Regulation.- 5. Herstellungstechnik.- 6. Aufarbeitung der Fermentationslösungen.- 7. Anwendung.- 8. Isocitronensäure und Alloisocitronensäure.- Literatur.- 18 Weitere organische Säuren.- 1. Propionsäure.- 2. Brenztraubensäure.- 3. Oxalsäure.- 4. Fumarsäure.- 5. Äpfelsäure.- 6. ?-Ketoglutarsäure.- 7. Itaconsäure.- 8. Aconitsäure.- 9. Weinsäure.- 10. Gluconsäure und Abkömmlinge.- 11. Weitere Aldonsäuren aus Pilzen.- 12. Kojisäure.- 13. Gallussäure.- 14. Ustilaginsäure.- 15. Urocansäure.- 16. Sonstige organische Säuren.- Literatur.- 19 Äthanol und Fuselöle.- 1. Mikroorganismen.- 2. Biochemie und Regulation.- 3. Herstellungstechnik auf gärungsphysiologischem Wege.- 4. Aufarbeitung und Fuselöle.- 5. Besondere Brennereierzeugnisse.- 6. Verwendung.- 7. Bildung höherer Alkohole aus Aminosäuren durch Hefen.- Literatur.- 20 Butanol-Aceton und weitere primäre Produkte aus Clostridien.- 1. Allgemeines.- 2. Mikroorganismen.- 3. Biochemie und Regulation.- 4. Herstellungstechnik.- 5. Kontrolle der Gärung.- 6. Gärungsnebenprodukte.- 7. Verwendung von Butanol und Aceton.- 8. Butanol-Isopropanol-Gärung.- 9. Herstellung von Isopropanol aus Aceton.- 10. Aceton-Äthanol-Gärung.- 11. Buttersäuregärung.- Literatur.- 21 Polyole.- I. Glycerin.- II. 2,3-Butandiol.- III. Weitere Polyole.- Literatur.- 22 Aminosäuren.- 1. Allgemeines.- 2. Mikroorganismen.- 3. Biologie, Regulation und technische Herstellung durch Fermentation.- 4. Bildung aus Intermediärprodukten durch freie oder gebundene Mikroorganismen oder Enzyme.- 5. Anwendung.- Literatur.- 23 Nucleinsäuren, Nucleotide, Nucleoside, Nucleotidbasen und ähnliche Substanzen.- 1. Allgemeines und Chemie.- 2. Bildung von RNA und DNA in Mikroorganismen.- 3. Hydrolyse von Nucleinsäuren mit Penicillium- und Streptornyces-Nudeasen.- 4. Bildung von Nucleinsäure-verwandten Substanzen durch direkte Fermentation.- 5. Bildung von Nucleinsäure-verwandten Substanzen aus Vorstufen.- Literatur.- 24 Enzyme.- 1. Allgemeines.- 2. Biologie, Biochemie und Regulation.- 3. Technische Verfahren zur Enzymherstellung.- 4. Wichtige mikrobiell hergestellte Enzyme.- 5. Anwendung von Enzymen.- Literatur.- 25 Immobilisierte Zellen und Enzyme.- I. Immobilisierte Zellen.- 1. Allgemeines.- 2. Verfahren mit immobilisierten Zellen.- II Immobilisierte Enzyme.- 1. Allgemeines.- 2. Enzym-Reaktoren.- 3. Verfahren mit immobilisierten Enzymen.- Literatur.- 26 Polysaccharide und Saccharide.- 1. Allgemeines.- 2. Mikroorganismen.- 3. Chemie und Biosynthese.- 4. Herstellungstechnik.- 5. Anwendung der Polysaccharide.- Literatur.- 27 Lipide.- 1. Allgemeines.- 2. Biochemie und Regulation.- 3. Technik der mikrobiologischen Lipidherstellung.- 4. Verwendung und Möglichkeiten zur technischen Produktion.- Literatur.- 28 Antibiotica.- I. Allgemeines.- II ?-Lactam-Antibiotica, besonders Penicilline und Cephalosporine.- III. Peptid- und Depsipeptid-Antibiotica.- IV. Aminoglycosid-Antibiotica.- V. Makrocyclische Lacton-Antibiotica.- VI. Tetracycline.- VII. Aromatische Antibiotica.- VIII. Weitere wichtige Antibiotica.- IX. Wichtige Antibiotica für nicht-medizinische Anwendungen.- Literatur.- 29 Vitamine und Coenzyme.- I. ?-Carotin, Xanthophylle und andere Carotinoide.- II Vitamin B2 (Riboflavin).- III. Biotin.- IV. Corrinoide (Vitamine der B12-Gruppe).- V. L-Ascorbinsäure (Vitamin C).- VI. Ergosterin (Provitamin D2).- VII. Weitere Vitamine und Coenzyme.- Literatur.- 30 Gibberelline und andere Wuchsstoffe, Farb-und Aromastoffe.- I. Gibberelline.- II Weitere Wuchsstoffe.- III. Farbstoffe.- IV. Mikrobielle Aromastoffe.- Literatur.- 31 Mutterkornalkaloide und weitere pharmakologisch aktive Substanzen.- I. Mutterkornalkaloide.- II. Psilocybin und Psilocin und andere Psychopharmaka.- III. Weitere mikrobiell hergestellte Substanzen von pharmakologischem Interesse.- Literatur.- 32 Mikrobielle Stoffumwandlungen.- 1. Allgemeines.- 2. Mikrobielle Oxidationen.- 3. Mikrobielle Reduktionen.- 4. Seitenkettenabbau.- 5. Herstellungstechnik.- 6. Wichtige Steroide, die mit Hilfe von Mikroorganismen hergestellt warden.- 7. Mikrobielle Umwandlung nicht-steroider Verbindungen.- Literatur.- 33 Bier und bierähnliche Getränke.- I. Bier.- 1. Allgemeines.- 2. Mikroorganismen.- 3. Wichtige biochemische Vorgänge bei der Bierherstellung.- 4. Technische Herstellung.- 5. Biertypen.- 6. Bierfehler.- II. Saké.- III. Weitere bierähnliche Getränke.- Literatur.- 34 Wein und Sekt.- I. Wein.- II Sekt (Schaumwein).- Literatur.- 35 Milchprodukte, soweit sie mit Hilfe von Mikroorganismen hergestellt warden.- I. Säuerung von Rahm bei der Butterherstellung.- II Sauermilchprodukte.- III. Herstellung von Käse.- Literatur.- 36 Herstellung von Lebensmitteln mit Mikroorga nismen (außer alkoholischen Getränken und Milchprodukten).- I. Mikroorganismen bei der Brotherstellung.- II. Herstellung von Sauerprodukten mit Milchsäurebakterien.- III. Silierung von Futter mit Hilfe von Milchsäurebakterien.- IV. Herstellung orientalischer Lebensmittel mit Hilfe von Mikroorganismen.- V. Mikroorganismen bei der Kakao- und Kaffeeherstellung.- VI. Mikroorganismen bei der Tabakfermentation.- VII. Mikroorganismen bei der Wurstherstellung.- VIII. Mikroorganismen bei der Trockeneiherstellung.- Literatur.- 37 Pflanzliche und tierische Zell- und Gewebekulturen.- I. Zucht isolierter Pflanzenzellen und gewebe.- 1. Allgemeines.- 2. Isolierung von Pflanzenzellen.- 3. Vermehrung der Pflanzenzellen.- 4. Haploiden-Kultur und Protoplasten-Verschmelzung.- 5. Anwendung von Pflanzenzell- und Gewebekulturen.- II. Zucht isolierter tierischer Zellen und Gewebe.- 1. Allgemeines.- 2. Technik der Züchtung von Zellen und Geweben.- 3. Produkte mit Hilfe tierischer Zell- und Gewebekulturen.- Literatur.- 38 Mikroorganismen bei Metall- und Ölgewinnung.- I. Laugung (Leaching) von Metallen.- 1. Allgemeines.- 2. Mikroorganismen und Biochemie.- 3. Leaching techniken.- II. Anreicherung von Elementen durch Mikroorganismen.- III. Lagerstättenbildung durch Mikroorganismen (besonders sulfatreduzierende Mikroorganismen).- IV. Mikrobielle Erschließung von Öllagerstätten.- Literatur.- 39 Weitere Verfahren mit Mikroorganismen.- I. Herstellung radioaktiv markierter Substanzen mit Hilfe von Mikroorganismen.- II. Analytik mit Mikroorganismen.- III. Mikroorganismen in Aerosolen (Aerobiologie).- IV. Mikrobiologisch-biochemische Energiezellen.- V. Wasserstoffbildung durch Mikroorganismen.- VI. Energiegewinnung mit Mikroorganismen.- VII. Mikrobielle Stickstoffixierung.- VIII. Biotechnologische Probleme der Raumfahrt.- IX. Mikroorganismen bei der Lederherstellung.- X. Mikroorganismen bei der Flachsröste.- XL Weitere mikrobiologische Aktivitäten von industriellem Interesse.- Literatur.- 40 Biologische Abwasserbeseitigung und Methanbildung.- 1. Allgemeines.- 2. Allgemeine Technik der Abwasserreinigung.- 3. Oxidative biologische Verfahren zur Abwasserreinigung.- 4. Nitrifikation und Denitrifikation.- 5. Anaerobe biologische Verfahren zur Abwasserreinigung.- 6. Weitere Methangärungen.- 7. Neue Entwicklungen in der Abwasserreinigung.- Literatur.- 41 Verwertung landwirtschaftlicher Abfälle.- 1. Allgemeines.- 2. Verfahren.- Literatur.- 42 Müll- und Schlammverwertung durch Kompostierung.- 1. Allgemeines und Mikroorganismen.- 2. Technische Verfahren.- 3. Verwendung.- Literatur.- 43 Materialzerstörung und Abbau besonderer Substanzen durch Mikroorganismen.- I. Allgemeines.- II. Zerstörung von Holz, Holz- und Celluloseprodukten.- III. Zerstörung von Textilfasern.- IV. Abbau von Materialien aus Kautschuk und Kunststoffen.- V. Abbau von Fetten und Ölen.- VI. Zerstörung von Farben und Anstrichen.- VII. Abbau von Kohlenwasserstoffen und Explosionsstoffen.- VIII. Zerstörung von Leder.- IX. Verderb von Lebensmitteln und Pharmazeutica.- X. Zerstörung mineralischer Baustoffe und Gläser.- XL Zerstörung von Metallen.- XII. Abbau sonstiger Substanzen.- Literatur.
