15
MINI-REVIEW S. Parekh á V. A. Vinci á R. J. Strobel Improvement of microbial strains and fermentation processes Received: 7 February 2000 / Received revision: 2 May 2000 / Accepted: 2 May 2000 Abstract Improvement of microbial strains for the over- production of industrial products has been the hallmark of all commercial fermentation processes. Convention- ally, strain improvement has been achieved through mutation, selection, or genetic recombination. Over- production of primary or secondary metabolites is a complex process, and successful development of im- proved strains requires a knowledge of physiology, pathway regulation and control, and the design of cre- ative screening procedures. In addition, it requires mastery of the fermentation process for each new strain, as well as sound engineering know-how for media- optimization and the ®ne-tuning of process conditions. This review focuses on the various options that may be employed to improve microbial strains and addresses the complex problems of screening, the tools and technology behind the selection of targeted organisms, and the importance of process optimization. Furthermore, this review discusses new and emerging technologies and designing optimized media for tracking mutants with enhanced productivity or other desired attributes. Introduction Biotechnology industries are based on harnessing the metabolic activities of microbes, plants, and animal cells to produce a wide variety of diverse compounds, which are used by other industries such as the chemical, food, pharmaceutical, and health care industries. The science and technology of manipulating and improving micro- bial strains in order to enhance their metabolic capa- bilities for biotechnological applications are referred to as strain improvement. The utilization of improved mi- crobes for industrial processes is not new. Improving the commercial applicability of microbial strains has been practiced for centuries by culturing speci®c microbes with unique hereditary qualities, the so-called ``old bio- technology''. Examples of ``old biotechnology'' are found in the preparation of fermented food and bever- ages such as yogurt, cheese, and wine, where specialized strains are employed Manfredinii and Cavellera 1983; Yokotsuka 1985). Beginning in the nineteenth century, the advent of modern industrial microbiology made possible the application of pure culture and strain de- velopment. With advances in biochemistry, engineering, and genetic manipulative techniques, scientists and en- gineers took a more targeted approach towards devel- oping microbial cultures and plant cells and animal farming for the production of proteins with therapeutic value, thereby evolving towards the establishment of ``new biotechnology''. In addition, changes in the ``fer- mentation industry'' were visualized, following the suc- cessful contributions by chemists and chemical engineers towards improving yields based on understanding the importance of submerged culture fermentation, sterile operations, modi®cations in reactor design, and ad- vancements in process control and product recovery Demain and Soloman 1986; Doran 1995). Today, the large-scale production of health care products, amino acids, food additives, enzymes, and antibiotics serves as testimony to the important role of strain improvement in shaping the pharmaceutical and fermentation industries Demain and Davis 1998). Strain improvement owes much of its utility as an empirical approach to the existence of rate-limiting catalytic steps within all metabolic pathways. Most of these events are not readily controllable or measurable, S. Parekh &) Natural Products Development Group, Dow AgroSciences LLC, 9330 Zionsville Road, Indianapolis, IN 46268-1504, USA e-mail: [email protected] Fax: +1-317-3373628 V. A. Vinci Lilly Research Laboratories, Eli Lilly and Company, Lilly Corporate Center, Indianapolis, IN 46285, USA R. J. Strobel Eli Lilly and Company, Lilly Corporate Center, Indianapolis, IN 46285, USA Appl Microbiol Biotechnol 2000) 54: 287±301 Ó Springer-Verlag 2000

Improvement of Microbial Strains and Fermentation Processes

  • Upload
    av

  • View
    119

  • Download
    3

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Improvement of Microbial Strains and Fermentation Processes

�����������

�� ������ � � � �� � � �� �� �������

���������� � ����� ��� ������ ��� ��������� ���������

��� � � ������� ���� � ��� �������� � ��� ���� ���� � � ��� ����

����� � ��������� � �������! ������� �� �" ������� ����� � �� ������! ��� ��� "�� �� �" "�!!���#� �!! ������! ��������� ������$ %����������!!�& ������ ��������� "�� �� �"�� �"���'"��������& �!����& �� '��� �����������$ (������ ����� � ������� �� ��� ��� �����!��� �� ����!) �����& �� ���� �! �!����� � ������� ������� �*���� � #��+! ' � �"����!�'�&���"+�� �'�!����� �� �����!& �� �" ��'� � ������ �����' ��� ���$ �� � �����& �� �*���������� � �" ��������� ����� �� �" �+ ������&�� +!! �� ���� �'�����' #��+�"�+ �� � ���������,����� �� �" -�������' � ����� �� ������$."�� ���+ ���� �� �" ������� ������� �"�� ��� ���!�� �� ������ �������! ������� �� � ���� �"���!) ����!�� � �����'& �" ���!� �� �"��!�'��"�� �" �!���� � ���'� ��'������& �� �"�������� � ����� ������,�����$ ����"����& �"�����+ ������ �+ �� ��'��' �"��!�'�� �� ��'���' ������, � �� �� ���#��' ������� +��"�"�� ��� ������� �� ��"� ��� ���������$

����������

/���"��!�'� �� ������ �� ��� �� "�������' �"�����!� �������� � ������& �!����& �� �����! !!�

�� ��� � � +� ������ � ���� ������ �& +"�"�� �� �� ��"� �� ������ ��" �� �" "���!& �� &�"��������!& �� "�!�" �� �� ������$ ." ����� �"��!�'� � ������!����' �� ��������' ��������! ������� �� �� � �� �"�� �"�� �����!� ������!���� �� ����"��!�'��! ���!������� �� � �� ���� ������ ���������$ ." ���!�,����� � ������ ������� �� �� ������! ������ �� ��� �+$ ��������' �"������! ���!����!��� � �������! ������� "�� ������� �� ������ �� �!�����' ���- ������+��" ���*� "� ����� *��!����& �" ����!! 00�! �����"��!�'�11$ �)���!� � 00�! ����"��!�'�11 �� ��� �� �" ���������� � ���� �� �� �����'� ��" �� ��'���& "�& �� +��& +"� ����!�, ������� �� ��!�� 2��� � ���� �� %��!!�� 345678�#����#� 3459:$ /'�����' �� �" ������" �����&�" � ��� � �� �� �� ������! �������!�'� �� ������! �" ���!������ � ��� �!��� �� ������ ��!�����$ ���" � ���� �� ���"������& �'�����'&�� '��� ������!���� �"��*��& �������� �� ��'���� ���# � ��� ���'� ������" ��+�� � �!�����' �������! �!���� �� �!��� !!� �� �����! �����' �� �" ��� ����� � ������� +��" �"��������!�& �"��� ��!���' ��+�� � �" ����!��"��� � 00�+ ����"��!�'�11$ �� � �����& "��'� �� �" 00 ���������� �� �����11 +� �����!�, & �!!�+��' �" ����� �! ������������ �� "����� �� "���! �'������+�� � ��������' ��! � ��� �� �� ����� ��' �"�������� � �����' �!��� ���������& ����!���������& �� �-������ �� ����� ��'�& �� � �������� �� ����� �����! �� ��� �� �����2;���� �� <�!���� 345=7 ;���� 3449:$ .� ��& �"!��'���! ��� ����� � "�!�" �� ��� ���& ������� �& �� � �����& �,���& �� ���������� ���� ���������� �� �" ��������� ��! � ������ ��������� ���"����' �" �"��������! �� ��������� �� ������2;���� �� ;���� 3445:$

<����� ��������� �+� ��" � ��� ���!��� �� ��������! ������" �� �" )���� � ����!������'���!��� ���� +��"�� �!! �����!� ���"+���$ ���� � �"� ���� �� ��� �� �!� �����!!��! �� �������!&

<$ >��#" 2�:������! >�� ��� ;�!����� ?����&;�+ �'��<��� @@%& 466� A������!! ��� &�� ������!��& �� B=�=5�39�B& C<�����!� �#���#"D �+�'��$����)� E3�63��66�6=�5

�$ �$ ����@�!!� ����" @����������& �!� @�!!� �� %������&@�!!� %������� %���& �� ������!��& �� B=�59& C<�

�$ F$ <����!�!� @�!!� �� %������& @�!!� %������� %���&�� ������!��& �� B=�59& C<�

���! �������! /���"��! 2����: 9B� �5�G6�3 � <����'����!�' ����

Page 2: Improvement of Microbial Strains and Fermentation Processes

� �� �" ����� � �����!� ��������� �� ������H�)� ����' �" ���� � � ���!) �� ������! ����������$ ����"����& �" ��������� �� *��� �I��� �� ��������' ��! � � ������� �� ��� ��������!���$ ��� )���!& �" ������ ��� ������� � �������� �����!�� �� ��+ � ������ �� �!� �������!� �'�����' 2/��!� 34497 <�"� � �!$ 3445:$��������' �" �������"��� � � ��� ��� �����!�� ��"�+�� ��� ���!)$ /��� �" �����!� � ����!) ��� ��� �����!�� �� ���� +��" +� !���#��+� ���- ������� ����!���' �I��� ��������"�� �,���& �� �*���� �� ������� ����!� � ���������7 �� �� ��� -!������� ��'�& �� �� ���''� ��!� ����' '��+�" �� �I���������& +"��� ����"�� �� �� �����!!� �'�!�� �� �" ���� � �� ���� �� ������!����� 2<����'"� �� ����#���"���344B7 �''!��' � �!$ 3445:$ �� � ����!�� �����& "����!�'��� ������ )������� �� ������! �� ��'�! ������� �I�� � ��'��-���!� ���!) �����!� ��+��#$." ����!������' �,����� ������� �� H�) �� � ����#��+� �� ���� � ��� �!! ���"+��� �� ������!�"��' +��" �" �+ �!���$ ."��& +��" ��!� !���� #��+! ' � �" �"����!�'� �� '���� ������� +��" �" ��� ����� � �" ��!�! � ������& �� ��� �� ! �� �� ������! ������" �� ������ ���������� 2>��#" 3444:$

%!�����! ������ �!����� "�� �����!!� �!� ���������� �� ��� �� �����' � ������ �������$."�� ������! ������" "�� � !��' "������ � ����&��� )��!�- �� �" ���������� �"�� ������!!�� ��� ����� �� +"�" ����� ����!!�� ������� 9� '�!& �� ��������� � �� !��� B&���� �! ��� �"���'���! ����� 2>�� � 3459:$ �)���!� �� �!�� � ��� �� �" !������� � ��'�! �� �������� �!��������! � ������� ���' �����!��� �� *�������� ��"�'" �� 5� '�! 2%��'� �� %��'� 345B7 ��+!�� �345B7 ���� �� /��' 3445:$ ."��& ���!������ � ��������������� �� �+ ��������� ������ ��������� � ����� �� �" !�������& ���� �" �' � �"�"��!�'�$ (� ���� � �"�� ������ ������ �� ��������������� "�� �� �" ������' � !�����! �"���*��& ��!�!�� '����& �� ���"���! �'�����'�� ��� � ����'���� I� �� ����� ���������2J���!#� � �!$ 34557 /��!� 3449& 3445:$ ���������������� "�� ��-� ��� �"�� �����������! �������" 2@���� �� /!����� 344�7 ��� � �!$ 344�:$." �"��!�'� �"�� �!����' ������ �!����"�� �!�� �� �!��� ���!� �� �" ����!���!��� �� ���!������ � ���� ��� !� ���!����! *������ ��" ��"�'" ������ !�*�� "������'���"� 2J>@%: �� �������������& !�+���' �" ����� !����� �� ��������' �" ����� � �" �������� � �����!���$ ��� ����� �� ����' ���������!!� ��'� )������� �������� � �� ����' ��������� �!�����& ����������! ���!���� �� �+�� "�� ! �� �"������ �������' ���'����$ @���!�& �" '��+��' -! � ������!� H�) ���!���� �� *���������� �"����!�'� �� !�#!� ����� � '�� ��' ���! �� �����' �����' +��# �� ��������� �!����� 2/��!� 3445:$

." ����� � �"�� ��������+ �� �� ���� �������� �� ����� ��' � +"�� ��������� ���������������& ������� �����'�� ��!�� �� ���������������& ������! ����� � �����' ��� ���&��� � ����& �� �" ����!! ����� � ��������������� �� �" ������ � ���������������$ ." ��� +�!! � �� �������! ����������� ��� ��� �����!���$ �� �"��! � ��� & "�+��&�"�� �" �����'� �� ����� �� � ���!� �� �"�����' � �����!��� !! !��� �� ������,��' �"��� ����� � �"������ ������� �� '���! 2���� �� /��' 3445:$ ." ���"��� �!�� ����� � ������!�� ��' � ��������� �� ������ ��������� ���� �� �" �+� ������ � ;����1� ������ �� ����� ��� ��� �������� �� ������������� 2;���� �� <�!���� 345=7 ;���� �� ;���� 3445:$ ."� ���#��I� � ��� ����"���� � �� +��# �� �" ��� � ������ �!����� �� �"� �� ������� )���!� � ����������� �� )�����' �� ������! ��������� ������$

��� ������� ������� � ������ � ����� ����������

���������� ������ �� ���� �� �" ���-����!���� � ���#� ��� ��$ � #� ������� � �"�� ��!� ����� �� ���� ������' ��� �� ���� � ��� ��2>��#" 3444:$ @�+� ���������& ���� ������'& �� �����! ���� �� � '��� ��� ���������� �� ������ ��'� �'�����' 2;���� 3449:$ J�+��& ���������� � �" �������! ��� ����� ������ �I�� �"'����� ����������� �� ��� � ����� +��"��� ��'��-���� �����! ���!�� 2<������� � �!$ 3449:$ ." ��� ���!� �� �" ���!��� � � ���� ������' ����� �� ��� ������! ��� � +��"��� � ��' ��� ��� ��������! ������ �� ���������$ ."�� �� �"�� +"� ������� �� �!� �"�� �� ����"��, � "�'"� ����������� �" ��� �� ����' �" ��� ������ � ��+ ������!�&�$$& �" ��� ������� � �" �!��� �� ����� �� ��"�� $ �!�������!�& ������� �"�� ���!�, ��"� !�+����������!� ��" �� ����" �� ��� �����& �� ���� ��� ���!�# ��!���� 2����� � �-� '!���: �� ��'��-����!� � � ��������� ����$ �� � �����& ���������� ������ �� � � 2�� �+ �����! ���!������ : ��� ������ ��������� �� ��!���� �" !���"� ��"� ��������� ��� ��� �� � ��!������ �� ���������� �!���$ �'�� !�� � �" ��"� � �� �����'�&������ ��������� �!�� �� �" �������� � �"� ����������� '��� �!�������& ���������& �� �����$

������ ��������

%���� �������

�� �����& �����!��� �� ������ �� �� �!!� �����!! �� ���� +��� �! )�� ���� � ��'� �� �"����!����� � ����� ���� �� �" �,��� � �� �"�� �������"���$ ."�� ��'"� �����!� �� '��� �'�!����� �� ����"��� � ���!�'��!!� ����

�55

Page 3: Improvement of Microbial Strains and Fermentation Processes

������ � �� �!�����!� �����!! �� �" ��!��� �*��� �"�� ���'��� �" ���!�'��! ��������$ .������� �������! �������& �" �*�� � �" '������ � �!�� �� ������!�� $ �� �� ����� �"�� �"������!������ ���!� �� ����! �!������� �� �����'������' � �" ;�� 2�� �" '��: �� �"� � �� �������" �'�!����� �����!� �� "#������$ %"��'� �� �"'��� ���'������' ���� �� '��� �������!��� �� �����!����� � ����� !!�$ C!�����!�& �"���'" '����!�������& ������� �� �������� �� ��!� +"�" ��!�#!� �� � �!�) �� �'�!����� �� ����! � �����'�"�� �����!� ��"���� ��+�� � ��� ���' #� ��������"�� �,���& !� ��' �� ������� ����� � ������!��� �� �" !�!� � �� ������! �� ������!��$

<���! ��� ��� �� ��!�� �� �������������! �������& �!! � +"�" ����' ����� "��'� ���" ;�� �*��$ ��������& '��� �����������&�� �" �� �� ;�� ��!���' �"��*�� � '����'�����' �"�� �"� "��'�$ ��" ��� �� "�� ������ � �����'�$ �� ��� �������& � ����������� �� �� ��� �"��*�� �� ��!�� �� ��������)���� ������ ���������$ ."�� ���+ +�!! ������ '��� �'�����' � �� ������! ������� �� ����!� �� ��! �"�����$ �"�! �����!� �'������' "�� �� ���� �!!� ���!� �� ��! �"����� � ������� �����!��� 2�''!��' 3445:�� )���!!�!�� �,��� 2?��#� � �!$ 344�:& �"������� ����� � ��� ��� �����!��� �� ��'��-����!� ��� ���!) � �� �" '!���! !!�!�� �'��!����� � �I��������� �� ��������� ��� �����2/��#"�' 3445:$ ."��& )���!� � ��'��-��� ���������� �� �" ���� � ����� �� ������!!� ��� � ���������� ��� ��!�!�� '���� �� ��� !���� & ���"��'" � ��'��-��� �� � � +��# )���� ������' �"!����' � ;�� �"�� �� � �" '�� ��������! ����� ��� �����!�� �������"��� 2;��� �� � �!$34547 ����! � �!$ 3446:$ .��'� #��#����� ���- '�� �� �" ��� ����� � ���! ��������� "�� �� ��� �� �!� �"�� �� ��!�!��'��� ������!�����$ %!�����! ������ ���������&+"� ��!�� ��� � ���� � ����& "�� �!!�+ ���" �!���� � ������� +"�" �� ������!� �!�� ���"�� �'�!����� �� "�� ����� ���!��� �� ������� � ��� ��� �����!���$ ����"� ���� ������� �� ����#��' �� � ���'��� ���!���' �� � ���������� ������ �� �" '��+��' ���� �� ����� ����" �� � '����!!� �� �- ��'������ ���" �� �" �� �� ����� �� �� ��"� ���!�������$ ;� �� �""�������! �� � !�����! ������ ��������� ��"� �&������� ��� ��� ������������� ��"� � ��!�����! ������ ��������� �� +� !� ��� �� !����'��-��� ����� "��'�& �������' �"�� ��� �����-������ �� �� �� �'�!����� ����-����� �����!� $ ��� � ���+ � �" ���!������ � !�����!������ ��������� �� �"����' ��������� �!����&�" �� � �� � �� �� ����"� ���+ 2���� �� /��' 3445:$

����'����

�������� �� �" ������� �!������� � �� �� �����!��� � �� � ���- ��� �!��' �" ;�� ����� $ ."������ �"�� "������ �" �������� �� �!! � ������������$ ��������� ��� � ������� +��" �" "��' � ����'! ��!��� 2����� ��������:& �"���'" ������������& !����& �� ������'��� � �� �� ��� ��!��� ��� ����� �� �" "�������$ ��������� ��� �!�� ���� � �� ��!�� ������� � ;��$ ���� ��������� ��� ��!�+ �*��� �� ��� ����� �!��' �" '� 23�G9G3�G3��'�������:$ �� ���� ��� ��������� �� "��� �!& �������� ��������� ��� �"�� ��# �" ��'����� ����� ��� �� ��� ��������� �� ������ ��� ������!����� �����$ ." �������! �� � ����� �� ����� �� ����������� ������� � ;�� ��� �� ���� �+ ���������� �� �" '� ���!$ ." "�!!�' �� �� ���!�� �"��������� +"�" �� ��� ������� �� +"�" ���� ��-���! ���������$

�� �-����� �� ��������� � �" �������"���'" �������� �� �����!!� �"�� �� ���K���'�" '��� ������! 2�� ���� �� �� �����: �� � ������ � �"����! �� "���! �'��� �!! ����'��$ �)���!�� ��� #��+� ����'�� �'��� �� !��� �� .��! 3$���� ��� ��� ���' �� �" ;�� �"���'" !�����& � �����& �����������& �� ������������ � ����& �����#�' � ;�� ����� � 2.��! 3:$ ." ��K��� � ����'���� �� �!����' ������ ������� �� ����)���, �" �*��� � ��� ��������� �� �����!����� +"�! ������,��' �" �*��� � ����!�"�! ��� ��� ��������� �"�� ��� �I�� �" �������� ����� � �" ��� ��������$ �� ���& �"�����!!� � ��� �����'� �#� �� ���� �" �*���� ��������� � ����'���� +"�" ������ �� ����'��!� �� �������� �� ��� �I���' ��! & ��� ������������� �I���' ��� ������� � �� �� � �'����+��& ����!!� �� �" "�'"!� �!�� �������$ ��� �"��������& �������'���� �� 2�.?: "�� �� �" �����'� � "��& ���� � ��� ��!���!���� �� ���������� ���� �� �I�� �" "�'"�� ������! �*��� � ������� �� �������� 2/�!�, 345=:$ ." L��� � ��� �� �!���� �� �!�� �� �� �� ����! ��"� ������ �" ��� � �!��� �� 2��" �� ����� ����� ��:& �" ����'� �� �� )����� ���& �" ����� ���' �� ;��& �" �� ������ � ������� �� ������������& �" �*��� � ����'� �������&�� �" )��� � ��! ����� ����! 2���� �� /��' 3445:$

�� � ����� �� ��������& �!������� �� ;�� �� �!����� �� '��� �����������$ �� �������� ��� �+�����!�� ��� �I��� ;�� ��!�!� �� ����'"� ��'�"��� ������ �� ������' ���& ���!���' �� � ���!;�� ��!�!$ ."�� �!!�+� �" ���������� � �!�+�������! "��'� �� ������ �+ ����������� � ��� "���������� �� ������$ ?��� �'�����'�� ����!!� ��!�� �� ��� ���'� ��������� �� �"'��& ��!�# ��"� ��"� � � �������� �"�� �� ���� �� 2��� � �!$ 344�7 J� '� � �!$ 344B:$

�54

Page 4: Improvement of Microbial Strains and Fermentation Processes

���������

�� �"��! � ��"���, �"�� ������ ��������� ��!��, �� ��"���� !�! � � �� � �H� +"� ��!���'��� �� !��' ������$ ."�� +������� � ������!������,����� � �" ��������� �������' �� ������&��" �� � �� ����!�,����� �� ����!����' � �!���� ���& ��������& �J �� �)�'� ����!�& �� ��)��' 2%"� 344=:$ @���!�& ����� ��� �� � ���' �"�������& �" ���� � �������' ������� �!�� �� � �� �!����' �� �������' ��� L��� +��� � �����'& �����'& �� ��-����' �" ������ �� "�'"���! ��' ������ � �" ������� �'����� � ��#�'���� � ���������� �������$ /�� �� �" �����'�����'�� "���& �"� �� �����!!� �+� ��"� � ����������' � �������! ������ �"���'" ��������& ��� �������' �� �������!�, �!����$

��� �� �����'

��� �� ����'������!���� �� �!�� � �� �� �� �"!�����! ������" �� ������������� ������ ���������� ��� ��$ � �� �� ���' � ��������& ���������� ��� �" ����!����� �� ��� ��!� ��# �� ��� �� �"�� ���!��� �� ��� � �" �����!�� � ������$ <����' � !��' ����� � ����� ��'������� ����!!� � ���-� ������ �������$ ������& ���I�� � ��'��-��� � �����' ��� �" '��� �'������' ���� �� ��! ��' '���� +��" ������! ����������� �� ���������' ��" '���� ��� ����& ���� �

!�# � �����- #��+! ' � �" �������"�� ���"+���� '���� � �" ��� ���' ����� 2@�� 345=:$��� �� �����' "�� �� +� !� � ��� �� �" ��������� �� ����� �!!�+��' ��� ���� �! ���������� �� ����!!�� ����� ��� ���! ��� ��$ (� ��+��# �� �" ��� �� �!���� ������" �� �"�� �� ���������'� �� �������- �� ��� � ��������& ������ ������� � �� � ��� �� ���!�� �� ������� ������ �� �" ��) ����!�����$ ���!�&� ��� ���' ���- ������� "�� �� �� ������! ����'H����� �� ���� "���� �,����� �"��!�'�$ �"�! �"���"��!�'� �� �����!� ��!�� �� ����� �� ���'����� �� � �����' �" ������ � �� ������! �������&�"�� �"��!�'� �� �������� �� '��� ���!��� �� ������ �!�����$

." ����� �� �!���' ������ ������� "�� ������ �!!� ��!�� �� ���� �� ������! ������$ ������!�� ���� ���!������� � �"� ���� ������!��23: ����'���� � �" ����!����� �� �� � '����������!���& 2�: ��� �� �!���� �� �����' ��� �"��������' ����!����� �� -� �� ������ ������ �����!!���! �� ! ���������& �� 26: ����� � ���������� ����"��'�� �� ��� ��� �� �����' �� ������� �������$ ��" ��� �� ������ ������ �� ������ �"���'" ��������& �� �� �� �'��� �� �" ����� ������ ��� �+ �! � ��������& �����' �� ���������2!�*�� �� ��!� :& �� ����� 2��'$ 3:$ ."�� �� ������ ����! � ������ �� ��-�� �� � ���������!!� ������� ���� �����& ����� �� �" �����! ������ �� ������� �" ����'�� �������$ �� � ����� �� �" ���������� ������& �" ����� ��!�� 2$'$& ��������& ������������& "������'���"�& J>@%: ���� "�� �" ���!��� ��

����� � ����'�� ��!�� �� ������ �!�����

����'� �������� �� � ����� �� ;�� �!���� I�

�� ����������,��' �� ������3$ M ����& '���� ���� <��'! �� ���!� ����� ���#�'

� ;��;!�����& ��������! "��'� J�'"

<"��� +��!�'�"��$ C!������!� ���� >����� ��� �����,����� ��

���� !��#� �� ;��.����������& !����& ��� �"� �&

����������� ��� ?% � �.� ���

%"���!�/�� ���!�'�6$ 9�%"!�������! ���!�� �� ��!�� ������' �. � ?%& ?% � �. ���������� @�+

9�/��������! �. � ?%& ?% � �. ���������� @�+B$ ������������ ��������' �'��� ������ �� ;�� ��!������ @�+9$ J� ��)�!���� 2�J�(J: ;��������� � ������ ?% � �. ���������� @�+=$ ������� �� 2J�(�: ;��������� � �& % �� ? /�� �������! �����!�����& !���� � ���

�. � ?% �� ��� ?% � �.�!#�!����' �'����$ ����"�!��������� ��"!������& "�'" �J ?% � �. ���������� J�'"

���������'���� �� �!#�!����� � % �� � ?% � �. ���������� J�'"5$ ��"�! ��"����! ���� �!#�!����� � ���� % �� � ?% � �. ���������� J�'"4$ ������ � ��2��"!����"�!:���!-

�����!����' �'���3�$ ��"� ��� ����� & ��� �� �� �����!����� ��+� �+� ��� ����� ���� �"� �& !��� � �!���� � ��

���� !�����@�+

/��!�'��!33$ >"�'& �!���� & ;�� ����������' /�� ������������& ���#�' ;!����& ��!������& �������� J�'"

�4�

Page 5: Improvement of Microbial Strains and Fermentation Processes

�� � '��� ������ ����' �" ��� ��!� �!� ����!���$ ."�� �����!��� �� '���!� ��H�� �� �������!���+��"�� �" �!���� ����� 2��+!�� � 345B7 ���� �� /��' 3445:$ ."� �� �" �����' ��� �� �� ����!!� ��'� �� ��)���, �" ������� �� �!������ � ��"� � �� �� -� �� ������ �!��� �� �� �������, �" �������!��� 2����� �� �L��� � ���������:+"� ������' �" ������'��, �����! �� � ������!�$ �!! �" ������� ��� & ��!� ��' �" �����!& �������!!� �!����� �� ����� "� ����"� ��� �" ������! !! !�� ���' �� �" -��!�����' ���' 2���� �� /��' 3445:$ ."�� �� ������! �� �����' ���������! ��'��-�� 2<� �� �� %�"���345�:$

� ��� ��������� �� � '��� ������ �� �����!!������� +��" !�� �����' � �" �!���� ����� �� !���������! �� �������!��� �� �" �L��� � ����������� !�+$ %���� ���! I���� �� �"� �� ��� �������!�"�����' ��������� "�� !��' ��� ���& ��� ��� � �� !������ #� ����������� �� �" ����� ���" �����$ ����"����& �" �����' �����'� ���� �!!� �!�� �� �"�� �" � ��� �� ���������� �������� ���� !��'���! ��� �����$ ."�� ������� �" �������!��� �"�� �" ������ �� ����� � �" ������ +�!! � �"�� �� ��!���$ ." ��� ��������" � ������ �!���� � �� �!�� �� !�����'���!! �������! ���������� �� �!��� �� ������$ �!�"��'" �" ��� �� �� ������� �� !������������& �� "�� � !��' "������ � ���� 2���� �� /��' 3445:$

������ �"�� ���"� ����� �� �" ���� � �"��� �� ���'��� �� �!��� ������ ��������� ���" )��� � ��! ��������� ��� & �" �*���� �� � ���������& �" ������ � ��� �� ���������� � �" �������� �!���� �!& �� �" ���!�����! ������$ ." #� !������������ ���� �� � !�����!������ ��������� ���'��� ��!� �" ���!����� � �� ��� ��! ����� �!����& �" ���������� �� ������������ � ����! � ��& �" ����� � � !��� �� ����!� �� ������� ���������& �� �" ����� � ��������� ����"�$ ����"����& �" ��� ���!)�" �'�!����� �� �������"���& �" '���� �" ������ ������� �"�� � �� � ��!��� �� ��!��� $ �� ���!& ������� +��" ��� "�'" ��! � �� ���� �"�� �"��+��" ���!! ����������$ .� ����� �" � � � -� ���' ������ �������& � !��'� ����� � ����'��, ��'������ �� )���� & ������' �" �������!��� � �����' �" ��� ������ 2N��� �� @��!� 345=:$

�������� �� ������

%���� ������� �� �" '��+�" � ������'������ ��� �� ��� ����� ���'� �� +!! #��+� �� �" -! $<�" ��"� � "�� ��!� �������!!� ��� �" � ���� � �����' �!��� ���������$ �� '���!&���� �� �������!�'��! ��"� � �� ������"��*�� ��L �� "�� !��' �!����$ ." ��'� � �� ������! ��������� � �� �� ���" �"�#������� �� !��'���! ��� �!!�+� � ����!�� ������"

���� � ." ����� �� �!���'������ ������� ����!�� ��������� �! � �"� ����������!�� ��������& �����'&�� ����� 2���� ������ ����:

�43

Page 6: Improvement of Microbial Strains and Fermentation Processes

2?���"�� �� ������ 345=:$ %"�!!�'� �� ��������������� ���'���� ��!� �" � ���-����� � ������ +"�" ��!��� �" ��, � �" ������! �� �"�� ! ��" �� �"�#�H��#�& ��� ����& �� ��������+!!�& +��" �"����' ������! ��� �� ��! �$ �����!�����' ��������� �����!!� ��!�� �"�#�H��#� ����� ���� �� ���� �� ���!�$ ." ���!��� �� ���������,'��+�" ���!� �!!�+� �" ������� �� ������� ��� ���!! � �" +��#!�� $

�� �� � �� ����� �" L��� � �" ��� �� ��!���� �����& +��� �� ����� ����! �"���'"���+��"��� � ��' !���� �� �����!!� ���'"�$ ."�� ���!��� � �"�� ��� ���������� � �" � �� �� �!���"�� !��' ����& +"�! ��������' �� ��!�� ��� �����!+��# �� ����! ����� � �� �����'$ �� �� ��" ��� ������! �����& ����! � �� �� �������!!� ����� ���� ������ ��'� ����!�,��! �� �������! �� ��!�& �" "����' ��� 3�� ���� �� ����!� 2���� �� /��' 3445:$ �� ��� ��! !��� �� �� �� �� �����!����� �� �!�'' ��� �'������ � ��� ���� !�*�� � � ���$ ������ �!�� ����!��" �" ����!����� � � ����' �!��� ���� ��������� ���!�$ <�!��� )�������� �� J>@% ���!���� � �" ��������� ����"�� �!�� ������� �� ���" �" �"���'"��� � �"�����' ���'$ ." � �����' � ��" ���������� ���"�� �� ��!����� �" ����� �� �+�!�� ��' � ����� ��� �� �!!�+� ���������! ����� �����! �� � ���!���� +"� �-���� � �" ����� �� �*��� $ ."���� � ������� ���'���� �*���� �#�!! ��������!�'���� �� ������� ���������' �� ��!������ � �" �����' �����& �� ���� �"�� �!! ����� � �"���������� �� ��������' L���!� +��"��� ������ ���' �������!���$ � ��'��-��� ��� �����' � � ������� ����� �� �" "�'" ������! �����! �������� �� ������ �������� � *������ �� �� �+��2��!�� 345=:$ ." �� � ������!!� ����!��! !���������� ���������� ��� �!!���� �"�� ����$

���������� ������

�� ���� ��!��& ���!����! ��"� � �� ������ ���������� �����!!� ���!�, ��"� � �"�� ����� ������ ��������� � �" ��� �� � ������ ��!�� ���" � �� !���� ��� �� �����+� �*�������$ ."����!�� � ����� �� �� �� ��"��� �� �" � ����� !��' ������ � ����!� ������!!�$ (� � �" #� ����� �� ����!��"��' �� ����� �� �� ����� ������� ���� � )������' � �����!�� �� �"�� !���"������'���"� 2.@%: �� J>@% 2?��,��� �� O������ 3445:$ ." �� � �� )������� ��� �� '���!!��*��� ���" �� ��� ��� �����!��� �� �� ��"�������� ��������� �� ��� ��� �� ������!����$ ."��� �� �����+� �� ���������� � �� "�� !��'�" )�������� �� ���!�$ J>@% ��"� �!����� "����� �!����!� �����'"� ��+�� �� � ���!� � ��"�� ����� �� �� �+�� ���!�������$

." �� � �,���!��# ������������ ������2�@�<�: �� ������� �� *���������� ��������� �

� ����� � ����'�� "�� ��� �����$ J�+��&����!�� ������' ��� ������������ �� � ������� +��" ������ �� �� �� ���!) �������������"$ ." ����!�� ������� +��" �@�<� �� �����!!� ������� +"� ���!� �� ��� ��� �����!�������� �� ��!���! ����� � �" ��� ���"+��$ (���!����� �� �� ��!�� � ���� �@�<� ����� �� ��!�������� �!�� �� �������� �����' �� � ������� ���$�@�<� �"��*�� �� � � �! �� �,��� �� ��������& ����!!� �"�� ����)���� �� �" ����!��!)������� ������$ ." ��+� � �� �@�<� ����� ������!!� �!���� �� ������� �� ���������, ���������� �����' ������ �� ����� ����$ ."� �������� �� �� � �������� �����& +"�" ��!����� ����������� � "�� !��' �� ���!����$ �� )���! � ���@�<� ����� �� �!����' ������� ������� �� ��,�� *����������� �� � ���!) ��!�� �� � ���!������� � ��� +�" ����� �!�� �� � �'!����� �� � ����� �� ����� 2/�"!� 3443:$

�*������ �� �"��*�� �� ��+ ����!��! �� �")��������� � � ���!! ����!����� � !!�& �� �� ��� ��� ��! !!�$ ��� )���!& � ���������� � H�+ �������� �� !! ������' +�� �� �� ���" �� ���!��������� ��������' ��� ������� �� !! 2�� � �!$3443:$ �� ��'�� ��� !��� 2��%<���& /��� ;�#�����&<�� F��& %�!� $: ��!��������' �� B55 �� +�� �� ��)������� �� ��K������ +��" � ��� ���� -!�� �� �������, *��"��' � ����)���"�� �� ����� �� �� ���+��� ��� �!�� ������� $ ." ���"��� -��� �"�+ �"�� !! �''!�������� +�� ��� ������� +��" ������ H�����$ � #��+� ������! �!��� �� ������� ���' ������ +� �� �� �!� �" H�+ �������� !! ������' 2�%%<: ��������$ ������� )�"������' "�'"� ������� ������ '�� "�'"�H����� �"�� �" ����� ����' �" ��� ��+�� ������ ��!�� +��"�� � !���� ���'$ �'���� �����!��� �" ��� � +"�� ������� '�� ��� ���� H���������'�& ��-����' �"�� ��"� �����!��� +� ����� ��� ��' �" ����������$ � ���� �!��� ����� +��" �.? ����� � ��� �� �� �" �����$ � 3�&���� �! ���"��� � "������� ���' ������� +�� ��������� ����' �%%< �� ����� �� ��� �� ���!������� �!���$

���� ��������

������ ������� �� � �!� �� �����!� ����������$ ."� �� � �� �����!!� �� �" ���� ������ � ���- �,�� ������� �� �!����' �� �������' �� �" 00 ��'�����11 �!��� � ���& +"�"���������� � �!��� ��'��& � �� �� ����� ���'�����$ ��� )���!& �" �'�� �!�' ��"� "�� ���� �� �� ��� ����� � �� ��������� �� �������'�" )��� � '��+�" ��"������� � �� ��'����� ��������� �" ���������$ ." ����� � �" ���!���' ,�� � ��"������� ���� �� � ����*���������� ����� � ���������� ��� �����$ (�"� ��� ��� �!� �� �" �� � ��)���'���"� "����'�� �'��� �"�� �� �����!!�

�4�

Page 7: Improvement of Microbial Strains and Fermentation Processes

����� �� � �����! ��� �� �� � ���- ���"���!������ �� ���'���,����� � �" � �) !�! �� �" �� ��$ ."�� !� � �� �����! ����� ��� �" !��' ��#�'���� ����!����� � � ���- ������ "����' �"���"���! ������� � ������$ �)���!� � �"� ����� ��������� �� �"��! � �� �� �� ����������& ��������"��! ��;�'�!����������� �� '��!����� ��& =�������6��"��!����� ���,�� �� ������!!�� ��� ��& B�������"��!�"���"�� �� �"����"����& �����-� �� ��!������ ��"�������& �� �,������ �� ��������� 2�!�� � �� ������#�� 345=7N��� �� @��!� 345=:$ .���,�!��� �� ��"�!��!� 2���� ��"�!� �!� �'�� �� ����� ����� ���� �� ��"� �!� ����: �� �����!� ��!�� �� �" ������ � �)� ������� ����� ������ ���!)� )"���� �� ������� � ������$ ."� ������� �� � ���! ��� "�'"��"���'"��� �����' ����� �� ���'���' +"�!!!� �� ���!�� �,��� �� ������ �!����$ ���)���!& ������� � "�� �� �������� �� ���������� ��� ��� �'����� ���'!� �)�'� ���'$%���������� � ��� /�'�! �� �"���! �� �����! !�'"�"�� �� ��!�� �� �!� ������� ������� ���'������� 2<"�� � �� F�"���� 3449�& �:$

�������!�, �!����

�� �!������� ������" �� �"����' "�'"� �"���'"���� �����! ������� �� �� ��!�� �������!�, �!����$." �� � ������� �� �������!�, �!���� �!!�+� �� � ��'��-��� ��������� �� �" L��� � �"�!���� �����$ <�� �" ����!����� � ����'��, !!� �!�� "�� � "�'" ����� � ������� ������! !!�&� ��'��-���!� "�'"� ����� � ��� ������� ��!� ��'�"�� +��" �" ��� �"����� �� � ���!�� �� ������� �� �" ��� � ����!���� �� ���!� �� �"������!�����$ ."��& +��" �" ��� �� !�� �"���'"���� �� ��� �� �����'& �� �� � �!!� ���������������� +��" !�� !����$ ." ������ ��� ��"�� �� � "�!!���# �� �!���' ������� �"�� �������� � �����!��� ��� ����! ����� �� � �� ������!) ���������� �� �,��� 2N��� �� @��!�345=:$

� �������!�, ������" �� �����' �*���� ������� �� ����� ��' � ��� �� �����!��� �� ���"�+�� �'�!�����$ ."�� �������!�, �"��*� �� ��+� �!+"� �" !�'� �"�� �" ������ �!���� ������ ������ $ �!��& �" ���!��� �� -� ������� +��" ���� � ������� �� ��" '���� �"�� +��" ��� �� �!����$ �'��+��' �� ����� ��' � �" �������"�� ���"+��� ���" ��!�#�� � �� ��!���� ���������� �� ����!��!&+"�" ��''��� � ��! �� �����!� ��������$ �!��������!�& �"� ��� �� � �*��� �"���'" �� ��������� ��' ��� �� �� ���!����� � ������� �!�# ��������� ���"+��� 2N��� � �!$ 34�5:$ ."� ������������& !��� "������, & �� �" !�'"� �� �" ������!� "#������ �� ��''�� +��� �� ���!�� �������+��" ���- ������ 2;���� 34�3:$ ��� )���!& �����������! �� ������ 2�J& ��������& �� �������:

�� � ������!�� & �� "���!� �� � ��������� ���" �!��� � �� �� �!� ������� +��" ��� ������$."�� ������" "�� �� �� ���� �!!� �� ����! �������� �� � ������& ��� �!���' �� � ������!�������� �� ��!�#!� �� '������ � "�'"���� ���' �������$ �� ���� �������& ��)� �������� �� � � �� �" � ��$ ." ������� ����� ������� �� ����� ��� '��+��'& �� ��!� �������� ������� �����'��$<�" �� ���"��� ��� �� "�� �� �� �� ���!��#��������� ������� ���' ������� 2�,��� � �!$34�4: +��" ����� �������"�� �����!��� �"���'" �"��' �� � �'�!����� �"����� 2��"� �� �,���������� �� ��"������� �� �� �,�� )���� �����������!�:$ <�� � �" ���� �� ������ ������� ��� �"���'" �������!�, �!����� �� ���� �� �" �!�!�+��' ����'���"�$

��!�� ����� �� ����

���� �����!� ������ ��!� ����" ���"+���$���!����' ������� �!�# �� �� ����" � �" ������!� ���"+�� �� !� �� �" ����!����� � ����!��� ��� ��" �� ����� �� �& ��!��� �& �� ���������� �� ��"� ����"�$ ���� ��)�����"� ������� '������ ��������� ��! �7 "�+��& ��� ���������"� ��������� "�� �������� ������ ��������� ��� ������ ��" �� �� �����!�� ��� ����� 2N��� � �!$34�5:$

"� ������� �������

/��� �����!��� �� ��'"�!� �'�!�� �� ������& �"�����' �� �!���� � ������� +��" !�� L��� �'��!����� �!��' +��" ������,����� � �!����! �� �������� !� �� �!�) �'�!����� �� ����)������� � �������! ��� ��� 2;���� 34�37 �,��� � �!$ 34�4:$���!����� � ������� �!�) �� �'�!����� �� ����!!� �����!��" �� �!���' ������� ������, �� �" ������� �����!�� ���!�'�$ /� ��� ���' �" ���������� ������� ���!�'� � � ��� ��� �� �"�� ��"�������I��& ������ ������� "�� �� �!� �"�� !�# ��# ��"������� �� �"�� ������� � �����!���� ���- �������� 2�!�� � �� ������#�� 345=:$(� �L�!�� �� ���!���' ���!�'��������� ������� �������� ��������� �� �"�� ���� ���!�'� � ������������!��� � �� � ��� 7 �� ��� ��"� � �����"���� '��+�" �� ��"���� '��+�" ��!� �� ��� "�'" ������������$

������� �������� �� ������# ����������

�� ���� ������& �" �����!�� � ��� ��� �"������!�� �� �" !! ��"���� �" �,����� �������� � ����� ���"+���$ �� � ��� �� ��� ��� �� ����������! "��'� �� ��� ��' �� � ���- 2�!!�����: ����� �� �,��& �"��� ��"������' �������$ ." ��� ��' ��

�46

Page 8: Improvement of Microbial Strains and Fermentation Processes

����!!� ������������ �� �������� �� �" ��������!'� �!��� �" �,������ ��' ��� �� �"�� ��������"������� �� �" �� � � ��� ������������ �������$<�" ��� ��� "�� ! �� �!����� � �������������� � #��������� 2�,��� � �!$ 34�4:$ �� � �����&������� � � �� ������ & ��������& $� ���������& ���� ������& �� %� �������� ��� �"�� ������� � ������� �& ��!��� �& �� �������� "�� �� ���!�� ���"�� ����� 2���' 34�4:$ �� ��� ���& �" �������!��, �!��� �'�� �� ���!�'��! ���"� �"�� "���!$������� �� ������"�' "�� �� �� �� ���!�� �������� ������������ ���' ������� � �������������� �������� 2N��� �� @��!� 345=:$

������� �������� �� �� ������

����� ��� �������� � �����!��� 2 ��� ������# �+� � ������ � ��������' �����& �����'�&�� �"���"����: �����!!� �'�!�� �" ������ � ��������"�� �,��� )���� �� ��H�� �" ������ � -��! ��� �� ����"��, 2>�� � 3459:$ J�+��&��������� �� �" ������� ��� �� ��"� �'�!����� ������ �" '� �!�� ��" � ��� �� �������� �� �!�!�+ ������� ����� � �" ���������������� ��������"�� �,���$ ��� )���!& �� �� +!! #��+� �"������������ � �� ��"���� �"�� �+� �������"��� 2$'$&����!!��& "!������"���!& ��������& �� �����������:$ ������ ������� !�� ������� �� ��������� ���� ����� �� �"� �� ���!�� �� ����� "�'"� ��! �2�!�� � �� ������#�� 345=:$ �� � ����!�� ���)�&���������� ������� "�� �� �!� �"�� ����)���� �,��� ��" �� ���!��& '!�����!��& !����&�� ������ �� �� ��!� � �!����! �� ������& �� �"� �� �� ���' ������ � 2;���� 34�3:$ �� ����! ����������& �)�'� ����# �� � #� ������� ��L��� ��!��� 2� � �!$ 3446:$ <�� �����!��� � '!��� �� �� !��!� �� '!��� ����# ���& ������� �"�� ���� '!��� ��� �!�+!� �� �����!!� ���'"�$ ����" ���& �� �)��;�'!������������ ������� "���� ���!�� �"�� "�� !�+� '!��#���� �������2%��'� �� %��'� 345B:$ ."� ������� ����"��, ��P ��� ��!����� +"�! ���' �!��� �� � !�+��'������� �� ������� �� !��' �������$ �� � �����&�" � ��� � '!���& +"�" �� � �� �� ����������� �������& +�� � � 2%��'� �� %��'� 345B:$

������� �� �� ����������!�� �� ��� �" ��! ����� �!���' �" ������� ���' ������� ���!���' ��� � ������, �,�� �����$ �!��������� � � ��� ����"������� �� �������� I�� "�� �� �������� �� � ��' "���!� ����' �" ��������� ����� ������ �" � ��� �� �� �" ��"������ 2/�� �� ;��'�!�� 34437 >��#" �� %"���� 3443:$ �� ���� � ��� �� )������� �� �" �� � � �"����! �� ����' ��������� 2��" �� � -!������� �� �! +��" ����- ��!�!�� +�'"� ����I: ������ � ��� ����)� �� �" !!� ��� ����!����' �� �" ����"2�"��� �� %"���� 34437 %"���� 344�:$ �������'������!��� � �" !! ������ �I�� �� �!�������

�� �����!!��' �����!!�!�� ��� �� ����!����� �� �"����' �" )����!!�!�� �����!�� H�)$ ."�� �������" "�� �� )�!��� �� �" ���� �� ������ �"����� � ������ ��� '!������ 2�<?: �� %� �������� ���& ��� ������& �� � �&������ ��� 2���' � �!$34�4: �� ��� ���!� �� ����! ����������� �� %� ������� ��� 2O���� � �!$ 34467 ��K� � �!$ 344=:$

%��� ����' ��������

�� )!!�� )���! � �" +�!�" � �� �������� ��� '��� �� �������' �"����!�'��! ��� �� �� ��������!�, �!���� �� ����� �� � ���� � ��� ��)������' ������� ��� ����� 2>������! � �!$ 3445:$�� �� �� � �" + )���!� � �!����' ��� ���������!!� �!� �������$ ." +��# �!����� ���" ��!������ � ���!�'��������� ������� � �������������� ���' ������� � $� ��������� �������������$�������& � ��!��"� ��������� �� �� �����!"�!�" ���!�������& �� ��� � +��" ��& 6�& �� B������ ����)�!� �� � �� ��������$ ������� �������� � B������ ���� ����� ������� / +��" ���������� ����� �� �" %�3= ��������$ ." ���'�� � �" ��������& ��!� ��' �" ��! � ����� ������� �& "�� �� � '��� ������$ �)����� � ��#��������!�� �� 2O��: +�� �������� �� ����������� ���' ������� �������� �� ��������6�"!����������2�%/��:& ��������������& �� ���!��� 2�(�:2>������! � �!$ 3445:$ O�� �� �" �������� �� �" !����,����� ��� �� �" ����"��� � ��!��$ �� �� �!�� �"����" ����� �� �" �������"��� � !��� �� �������"�� �� 2�%> � ����:$ �� � �����& �" ��������� ���"� ��)� �� ����"�� 2�J�<:& ��!�� "�� ��'��� 2�;J:& �� ����������� � ����" �"�������� �� � 2.�/: +� �I� �� ��# �'��!����� +�� !������ �� ��� ����' �" ��������������� �������$ �%/���� �� �(���������� ���������� O�� � �� �" � ����� � ��� � �" �"������ �� � )���� $ J�+��& �" � ����� � �!�� @� '�� �" ������� ��' #���� � �� ��'��-���*�������$ �� �" ���� � �������& �" �(� �������)�� �" ���� ����! #���� � 2�� �������!� O��:$������� �� �� ����� )����� �!�'"�!�7 �" �� ����� �� )����� +�� ������� �� ��$ ." ��� ��!�� )���� �" �,�� �������� � �J�<& .�/&�� �;J$ �� '���!& �" !�!� � .�/ �� �;J+� "�'"� �� �!! ��� � �" ������ !����& +��"�J�< �I���' �� �"����� �� �" � ����� � ��!$>������!�& +��" �" ���� �� ��������& �" �� ������!�������!�'��� �� �'��� ��! ��� � �� ��'��� ��������� �����! �"�� �� ��# � �����' � ��" �"������$

����� � ����� ���������� �� ��������� ����������

���� �� ������! ������� ����!������!� ��� �& ��� ����� �� ���� �����& � ����� � ��"� ����

�4B

Page 9: Improvement of Microbial Strains and Fermentation Processes

�������� �� �" ����"$ ������� "�� �� ���!�� +"�" ��� � �I���' ������ � �" ���� ���������� ���" �" ������� �� ��!����� ���������������$ <���! ��'�! ���������� "�� ����!�� ������ +"� !��������� ��� �" ���"+�� � ��+��� �������!���& +"�" +� �I��� ��� �" ������������& +�� �����! �� ����� �!�����$ ."�� ��� �� �� �!�+ ����� )���!� � �" ��'�� ����� ����� � ������ ��������� �� ��������������� �� ��"� ������!!� ��!���! ��� ���$

�!������� � ��� �� ������ G ���������� ��!�����

." ���������! ��� ��� �� �'��� ����� ��������� �� ��!����� ������ ��������� +�����!�� �� �"�� �� �� ��"� !�����! �������� ����'���� ����!���' ������! �� ��'�! ������������� ����' �!����$ <������ � $( �&� ������� +� � ���- +"�" ��� � �� �������!� �" ����"�!�� /��������& � �� �" !�# � ������� /� )���"��!����� ��� ������� 2<"�!��� � �!$ 345�:$ <�'��-����!�& !��� �!���� ��� � ��� � �" ��� /3��������& /3� �� /3�& +��" � ������� ��' ���� �� ��"� ������� �������� 2.��! �:$ ."������'����� ����� �" ����� �� ��� ����� �� �'���� �"�� 3��� �! +"� ���������� �� �" �!���&� ��& �� ��������� �������� +� ���� � $."� )���!� �������� �" ��+� � ���'�����'�"� ������"�$

." ��!����� ��������� �� <��#�� �!�� �!� �� !�����! ����'���� �� �����' �� �!�� ������� �!���� � $( ��� ��������� �����$ �� ����� ������$ ." #� ����� �� <��#�� +� ����!�� �� �"�� �� �" ������� ���������$ 8�! ������ � ����!��!����� +� �*��� �� ��� ����� ��! +��" �"��������� �!���� � ������� ��� ���' ��� � �" ��� ��!����� ������$ C�� �� �.?��� � ������� +� ����� �� ��! �" ���� ��������'�������$ <����� � �3�� ��� � ��!������ F �� O)!����!�& +"��� ������ ���6 ������ �� C� �������� ��� � �������!� ��!����� ; �� � ���� � �$69 '�! 2� � �!$ 3446:$ ��!������ �B �� �6 �� ������ � ���6� +� ���'���!!� �" ���� �������� �� �� � ��� �� �!! ��!����� 2� � �!$ 3446:$ ���������'!�& � !��� ������ 2 ��'��� �/��: ��� � ��!����� +��" �B �� 59G55P � �" ����! � �B ��

�6$ %�!���� ��� ��� �"�� !�� ��� "�� �� �� �� ��� ����� � ��������& +"�" "�� ���-������ �� 9�"� ��)������ �������� � �B �� �6& �� � ������ �� !��� 5���� 2� � �!$ 3446:$ <�" �!���� !������� �" � �� �" �*�����! ��!�!�����& �!��������!!�,�����& �� ��!�!����� +"�" "� �� �!��� �� <��#�� �� � K��� �" ������ � ������! �����!�� ��������� ����" 2� � �!$ 3446:$ ." �����*��� "���! �)� ����� �� �)������� ����� �" ��� ���� ����� ������ �� ���������$

�� � ����� �� "�'"����� ���' �!����& >-,� "���� �� � !�����! ����'���� �� �������!�, ��!���� �� ���!�� � �!��� ����! � ��� ���' ���!��������$ $( �&� ������� �.%% 969=� +�� ���!�� �!!�+��' �������� +��" �.? �� �$�9 � .������!��� ��I�& �J 4 2J� �� � �!$ 3443:$ � ������ +�� ��� �"�� +�� �!�# �� �" ��#�� �� "� ��'���� ������� �*��� �� ��� ��!��� �� ���!���� ��� ����)�!� �� � �� �� ������ ����� ��������� �������"���$ ." ���!� +�� �"�� � +� ���' � ���! �������� +�� �� �� ��' �����������)�!� �� � �� � ������ ������ � $( �&� ������� �"����� �" �� � �� ������ ����� 2;����� � �!$ 3443:$

�����! � ���������

." �� ������! ��������� �� �" ��� ����� � !���������� +�� �!�� �"�+� �� ��� � �" ��!�#�� & ���!�"��� 2���� � �!$ 3443:$ <�!�"��� +�� ��� �� � ���������� �"�� � ���!� �I� � �+������ )�������� ��� �� !���������$ C���' ����'���� �� � .@%������& ������� � ���� ������ �� ��� +� � ���- +��" � � !�!� � ��!�"���$ �� ������!��& ���"�J>@% �����' �� ���!���� ���! � �!��� ���� ���' ��� !��������� �� ��'��-���!� !�� ��!�"���$." +��# �� �� )!!�� )���! � �" ��+� � !������! ������ ��������� �� �!�� �!���� �� ��! ������� �� �� �������!� �I� ����� ������������ �" ������$

." "����� ��� �� ����� � � !��� � �!�!������� � �"�� �� � �������! �"������ ��$ ����!� ������ � �( ������� +"�" ��� � "����� ��/ 2�%/: +�� �"�+� �� � ����! � ��� ���' ����'����������& � ��)� ������� �� �H���)�� 2J� '� � �!$344B:$ %!�����! ����'���� �� �����' ��"� �+� ��!�� �� !������ ��� ����� � �" ��)������!��$ ����"�� �� � ��!������ ����� �

����� � $� ����������&� ������� '��!�'�$ �* ���" ����� ����� �� �"/3� E/3� �������� � �������$ ���� � �����!!�� � �!$ 23454:

%�!��� M���! ���������� %������

/3 � .���!

3 3� 3� (��'���! ���! ���!��7 ���+���"�'��� ���� �!�������� �3� �9� /��+���"�'��� ���� �!�������B 6B� 65� <��� ��'�������� ������ 2�!��'�� �!�������:� 9=� =4� /!��'�� ���� �!�������5� 3�6� 43� /!��'�� ���� �!�������7 � � 00�11 ��������

3� 3�5� 4�� /!��'�� ���� �!�������7 � � 00�11 ��������

�49

Page 10: Improvement of Microbial Strains and Fermentation Processes

"��!�� �,����� � �" ����'������������� ���' ������&C� ����'���� � �" "��!�� ���!��& .@% �����' �� !��������� � ����'���������& �� ����*��� ��������� �� ���!���� �� ���� �%/ ��� �����2J� '� � �!$ 344B:$ ."� )���!� �������� �"��+� � ������ �!����� �� � � ���������$

�������� �����������

��� ���!����! � ����

%�����! ����� �����' �" ���!������ � ��"� � ��"��"�� J>@% �� .@% �� ���!���� ��!� �" ��� ��!������ ��!��� "�� !��' �� �� ������ �" ������������"��� �� ���!�,��' )���� ����"$ �� ������!��&+��#�!� �� �� �� ��������! +��������� ������!�� �����' � ��� �+�� ��� ��!������� ���!����$��"� � ��" �� ��� �� ��� ��������� 2���: �� ������ ����� ��� �� ��� ��������� �� �� ��������'!� �� ���!���� � ��������� ����"�& ��� �"����� ����! ���������� �� �I� �" ���!��� �� ����� �� ����� �� ����$ ."� ��"� � �� � !�� �����! �� ������ ��������� � �� � !�# � ����� ����������� �� �� ��!� �� ��� �� �!����� +"� ������� �!����!� !�+$ �� � �����& ������! ��� ������� '���!!� ��� �� �� �" ���!! ��!��� � ����"��"��� �� � "�'"� �"���'"��� �����& +"�" ��� � ���" ����!��� �� ��!!�!��� ���'$ ." �� � H��������'� �� ������,����� � ���� �������� ��� �!��!� �� �� ����� �� �" ���������� � �� ����� 2<���3446:$ �� �" ��& �" ���!��� � �" ������" �� "�'"��"���'"��� � ����!� �� ����� �� �" "�� !��'�� � �" )�������& ����������& �� ���������"�� +��$ J�+��& ������ ���������� �� �"���!����! *������ ��� ��!���� �" �� � �����!�������� � �!��� ����"�& ��"��� ���!� ��� ��������� +!!�$

���� ��������� "�� ���!� �� ���!�, �� �"����� � ������!���! ������ � �� � ���!) ����"7"�+��& ����!���� ���� ��������� 2>��<: "�� ������� +��" ��!�������� �!�������� �� ����-��!����! ��+��#� 2���: �� �������� �" *�������������!���� � ���������� �� ��������� ����" 2?�� ��� �!$ 344B:$ ."� ���"��� �������� �" ���!��� � >��< �� ��� �� �� �� ������ �� ��� ����� � ������� ���������� ��� ��' ��� ��$ ��� +������� ����' >��< ��� �� ����� �� J>@% ��� �� � ���' � ����������� � �" ��' �� �� ���!�" ������! !�! 2�G5� �'�!:$ ." ���"��� !��� �"�"���'"��� �� � ���'! ��"�� �� 6�� ����!� �� ���"� � 2!�� �"�� � ��������!: �� ����� 3�&��� ���!��������"& ��� ����' �+� �"� ��$ ." ������ ���� � C$<$ Q�9&��� �� *������ �� ������' ���� � C$<$Q3$9������! ��# �" ������" �������� +��"J>@%$ ." !�# � ��!��� "�� !��' *������ �� �"����������! ����!�� ��"��� �� ������! �I� �������� �� �"�� ��"� �!�'�$ ����"� �!�������� �������� +"�" +�!! ������ ���������� ��

���������� �� �" �� � ���� ��������� �� "�'"��"���'"��� �����' I���� 2;����� ����:$

@��������� ����������

�� '���!& �" #� "�!!�' �� �" ���������� � ���������� �����' ��������� �� �" ���!��� �� ����������, �!��� �� ������$ ." *������ � �������� "�� !��' +�!! � ����� �� �" ���!!����!��� �� +"�" ��������� �� ������ �� � ��!�� +"�" �� ���������!!� �!���!& �� ���!! �� ! �"!��'����! ��� ����� �����$ (� ��!����� ����� ���� �� �� ���! ������, *������ �� "�� !��'����!� � ����! ��!!�!���� 2���� �� /��' 3445:$ ."��������" �� � ��� )����� �� � �� ����� ���'�� +��" ������! *������ �� �+ � ������ �"��!�'� ����$ �� �!������� ������" �� �� ���!�� ������!� �� *������ �"�� +� �!�� ��"�'"��"���'"��� ������ �����' ��������� �� �������!�'��! ������$ ."� ������!!� ����!��! ������� �� ��� �� �" �� � �������� �!��� '���!!��� ��"� � 4=� �� 65B�+!! �����$ � ����� � �������! �� ��� ��'� �� ���#� *������ �� �"����!�����& !�*�� G!�*�� ����� �& �� ����� � ���!!��!���$ ." ������ ��#��' �� ����� � � �!���� ��������! ����' ��"� � ��"���! ����� �� /���������� 2������& ����$& C<�: �� � !��'� ��������� ���� �� ?���) 2;����& CO:$ ��!!�+��' ���������� � �������& ��!� �"�� )������� �� ����������� � ����! )����� �� � �� +��"������!!� ����!��! *������$ �� �� )�� �"��� ���� �� "�� +�� �� �� �+�� +�!! ��� ����������� ��!��� �� ���� �+�+�� $ �� �� ������! �"�������� ��������� �����' +�!! � �� +��" ��'��-����!� +� ������ �"�� �� '���!!� �� �� ��$." �����! ���� �� �" ��!����� � ���������� �� �"���!��� �� '��+ �!���� �� � ��" ���!!� ��! �� ������ �H��� � !��'���! ������� �� ����������& +"�" �� +"� �" �+ ������1� ��� ������� ����"� ��������� ���� �!�����!� "�� �"�� �����$

�������� ������ ���������

." �� � ��������� �!��� �� �!� �� ������� � � ��� �"����� �� ��� �+7 "�+��& ������! ���!������� � �" �"��*� �� �����' �� ������� ���� �� ��������� "�� �� !���� $ (� ����!� � �������� �� �"�� ������� �"�� '��+ ���� � �������# � ��� ���' ����!�����$ ."� ���!��� � ��"�� !��� �!! ������������� ���' ���!���$ � �"��*� ���� �� �������� ��������� �!���� �I�� ��������! ��!����� �� ��" ����!�� 2/��!� � �!$ 344=:$."�� ������" �� ��� �� ��)����� �"��!�'� +"� �������! �� �����!! �� � ��# !��� �� � -� �������$ ;����' ��������& �!! ��"� ������!� �� �" ������"� � K��� �� ������ �� �" �����!! ������!$ �$( � ����� ������ �"�� +�� �� ��!� ����� ��� ��� ��

�4=

Page 11: Improvement of Microbial Strains and Fermentation Processes

�� ������! ��������� ���'��� �� ?!�)� +�� �� �� ���� �����$ %����� ��)� ��!����� +�� �� �� �"�����!! ������! �� ���������� +�� � ������$ � �� �����' �"���'" ���� '��������& ����!��'� �" �������� ��! ��) �!��� ����$ ���� � �"�!��� ���� +� �"�+� �� ��� � ��� ������������ �" �!���� � ��� 2/��!� � �!$ 344=:$ ���������'!�& �"� � ��� ������ � ���������� �� ����!) � ���$ ."��& �!��� ������� ���� �H��" �!����� � ��� �� ��������� ��� �� ��!���$ ."�� ������" ��� � ��!���! �� � ���� � ������� !� � ��� ���' ������� +��" � -� �"�����& � �!���� �� �" ���� 2!��'���!: ��������� � ����� � ����!��" $

�����!� H�)

����"� ������ �� !��# �� ��!���! ����� �� ��� � �� �����!� H�) ���!���� �� ��!����'$ ." '��+�" ����� ���� � �� �!� �����! �� �+�� �� �#��������������! ��+�& ��'�"� +��" � ���� �� ���"������! �� !��' �����'�� "�� ! �� '��+��' �������� �"�� ���$ ." ������ �� �" �"��!�'� ��� � �� ����������! �� ����� !� � �� ������ ���������& '���� ������!�����& �� ����� ������,�����$ ." �������" �� �� ����� �" �����!� '����� � �"������ �"�� ������� �" ����"�������!!� �!!�+��!H�) ������������& �$$& �" ������! �� � ������� ��� �� �" ������ 2����� �� >�!���� 344B:$ ." �!������ '��! �� �� �"� -� �" �����!� �"����� ��������! H�) ����������� �� ���"� !���� ���!����2����� �� >�!���� 344B:$ ��� ��� �������& �" �������! ����������� �� �" '����� H�) �� ����� ���� ��� �����!�� �� ������$ J�+��& ��"� ��������" �� �������& ��� ���� �����������& �� ������'!����!����� ������� ��� � ���� � $ � �!!�& ������!� H�) ���!���� �� �����! �� ��� L���!� ��� �!����� I���� �� ������ ��������� 2��!� ��'���������: �� ��!���$

;���� �I��� �� �" ���"�����! �� ������������! ��"� �!�'�& �" #� ����� �� "�+ �� ��!�������!��! ����� �� ������ ���& +"�� � ������! ����� � & �� +"�� ����������� �� �� �� �� !���"+��� +��"�� �" !!$ ."��& �" #� �� ���! ��' ��-� ��' )����� �� �� !��# �����������! �� ���"������! )����� +��" �"����!�'��! �� ����� )�����$ ."�� +��# �� ����!!� "�!!�'��' �� ����������! �� ��'�! ��� ��� �����!�� �����������$ ;���� ��� #��+! ' � �" �������"�� '�!�����& � '�� �� �� ����� ��' )���� � �� �" ���"� #��+! ' ����� ������� �� ����� ���� �����!����"+���$ J�'"�!�! )������� � �"������ ��������I�� � ����!�� "�!!�' �� ��������' �� �� ����� ������ �� �������' � �������$ �� � ����� �����!���� � )�����' ����� ���& ���! !��!��' ��� ���� � �� ���� �" ������ � ��L��� �� ������ �� !�$ ." ���� ������ !��!��' �"��*�� �����!� ��' ��� ���!� !��! 36�% '!���$ ��!!�+��'

"����� �� !! !����& �" ������ � !��! ��������� ���� �" ����� �� �� ����� �� ������������ �+�� �"�� ������ ���!����� ������������!����'��� ������ ��� 2<,�����#� � �!$ 344=:$ ."��&����'� ��+� �����!� H�) ���!���� �� )����������������' ����' "�'"� ����� �!�'���!��� ������"�� �" �������! �� �� �� �����' ������ ���������I����$ ." �!! ���!������ � ���"�����! �� !��'"�� �� �� � �"�� �� ���!������ �� ��� ��������!���7 ��� �� �� )�� �� �!�� � !��'� ��! �� �" ���� � ��������� �!����� 2/��!� 3445:$ �� ���������� �"�� � ��� L��� �� ���� �! ���������� � ������� ����' ��������� ;�� �"���*�� ��! � �"�� & ����' ����� ��� �� )�!����" !������' ���� �� �" H�) � � '��� �����$ �� �����!� ����� �"�� ��� ��� �����!���& !���� ���� ����� +�� �"�+� �� � ������ ����' � '� ���'I� +"�" ��!���� �� �� ����� ��' � �����!�H�) �� %� �������� ��� ���������� 2�''!��' � �!$3445:$

����� ������ ��� ������� ����������

� ����� � ��� �� "�� �� ���!��" ������'� �� ��'� �����'�� �� ��������� 2@ �� %"�344�7 .��! � �!$ 344�7 @�� �� .,�' 34457 >"��� �!$ 3445:$ �� �� ������! �����'�& ��������� � ��"�� ��!� ����' �" �!����� � � ����� ����K������ +��" �" ������ � �+ ������� +��" ��"�� ��� ������� �� ��"� �����! ���������$ ��������! ��"� � �� � �� ��������� �� � ��+������ � �� !���� #��+! ' � �����!� ���"�+��� �� �" ��� ���' ��'�����$ %!�����! ������"� ��� �� ��'�� �� �*���!� ��!�� +"� �� ��� ��!�������� ��" �� �����'� ����� �� �!�������!���� �� ���'! ������!�$ <��������! )�������! ��'��� �!�� �� �� ��� �� �"� ������, �������������������� ������ �� ������! ����� �� �����$�+� �"��*�� ��!� �" �� � ��!�������� �!'�����"�� ��" �� '��� �!'����"�� �� �����! �+�����'�� ������ ��������� ������$ ����-��! ����!��+��#� "�� �!�� �� ��!�� �� ������ ���������� � �� �� ������� ����� ��������$

%!�����! ������"� �� � �� ��'�

." !�����! �� � "� ������" �� � �� ��'� "���� �� �� ������ �� ������ ���������$ ���� �� ����& ��� �������� ������"� "�� �����!� �� �" ��'� � � ��$ ( ��& �"� ��"� ��# �� -� � ������� ���-! �"�� ����� �" !�����! ���������� � �" !!� �� � '��+�$ ."�� �������'����� ����� � 9�P ����� �� 5P ������'� +��! � '��+� �� � � ��� +��" � %� � ����� � =$�9 2/� � 345=:$ <!���� � ������!�� ����� �� �����'� ����� ��� ��� �� ����!��� ����� �� ��� ���� �� #��+! ' � �" �����!� ���"+��� �� �"��

�4�

Page 12: Improvement of Microbial Strains and Fermentation Processes

��'�����$ �������� ���� �!�� � '��� �� ��!����'�"���"��& ��! ��& ��'�����& �� ��"� ��!�� ������� �" !!$ ." ������" ������ ���� �� +!! ���� �� ������� �����!��� �� ���" �!���� ��� �� �������!!� ���!� �� ����" ������ +"�& �� )���!&�" ��� ����� �"�� � � ��� ��� �����!�� ��� �)�� �� ���� ��� �� �" ��������� � ����� � ����� ����$

<��������! )�������! ��'�

<��������! ������"� "�� �� �� +� !� �� -������ �� �"� ������, ��������� ������$ ���� ���!���� � ��� �� ��+ ������! +��" ������! �� ��+�� ��#�'� ��" �� F�> 2<�<& %���& �$%$& C<�:$." ����!���!��� � ������! �� �+�� "�� �� � '��� �! �� ��# ���������! )�������! ��'� �" ������*�� �� �" ��������� �� �����$ <����' � !��'����� � ����� ��" �� �������� �� � ����!��" +��" � >!�#���/����� �����' ��'� �� � �������! ������! ��'�$ �� ����� ����� �� !������ � ��!�# � ��'��-��� ����� �� � ������!�� ���������&��"�� �� ����� �� )���� ��� �"����'"!�$ ������ ������,����� ������" �� �+� �� -� ���������� ������!� �� ������ ��� � ��"� �!�'�$�� ������! �� ! �� ������� ��� �� � !���� ��� ��$ ." �� !& � �� �� �" ��� � � ��� ��� ���!������! *������& �� �� �� �� �� �" !�!� � �������� �*��� �� ������ �" ��)���� ��� �������$ ." ��"� �� )���!� ��+� �!& ��� ����������� ��+� ����� �� +!! �� *�� ���� I�� 2�$$&�������: �� ��#� ���� ����� �� *�����- $ ������! )���! +��! ��!�� � /�)���!��� ����!������� ��'� �� ��� � �" I�� � -� ������!�2 �����:& �" �� -� !�!� 2�����������:$ ." �������� ������ � ��� ���������� � �������� �� ����!��� �� ������& $'$& '!��� ����������& ���������& ������ H��� ����������& �J& �� �!����������� 2����� � �!$ 344=:$ �������� � �!! ���� I��& ���� ����������& �� ��� ��� � ������� �� ������� +��" �� + �� 6� H��# ����!�$ ������ ��� �������,����� "�� �� ���� )�����!� �� ���������� 2�� �) �� ��"�� 34��7 %"� 34537 /�+����� ?�'� 345B7 ���� � �!$ 344=:$ <����' ��'���� ������ ��� � ������,����� ��� �!�� � ��� �� �� ��������� �!�"��'" ������ �� ���& � ��!���� ����!���!��� � � ���# � � ����! ��������� ����� '��� ��!�� �!��� �� !��������� �����'$ /��"�����' �� ������,����� ��'�� "�� �� ���� �� �� + �� -� � ����! ���!� 2<����! �� <�!!����3444:$

���!�������� �����������! ��"� �

� ���� �� �����������! ���!!�'� "�� ����'"� ���" ����! ������,����� ������"�& '���!!� � �� �� �� ��!�������� �����������! ��"� �$ ���!��

������� �!'����"�� �� ������ !���� ������,�������"� � �"�� �� ����! � ������,��' � !��' ������ ��������� ������!� ����!������!�$ ." ������"�� ������� �� �� ��� �*��� ��� ������! ��K��� ���" �������!�'��� �'�� ��' �" ���' � ������� ������������ �� �� ������$ ?��� �!'����"�� 2?�:&��� �� ���!�'� �� '��� �������� �� ������! ��!����& �� ���" �!'����"�� �"�� ���!��� �" ���"� ��!��� ������! ��'� ��� +��" � ����!����� � ��� ��� ��! � �� ����$ ." -���� � �" �� ��� ��!2����!!� � ���'! �!��� H��#: �� �" ����!����� �� �!��!�� 7 -���� ���' �!�� �� �" ��� ������&$'$& ����& ��� �������& �� ���$ �+ �� ��� ��!� �� �"�'���� ��� �� -���� �!�!������ �� �" �)� ��������� �'���$ %�������� ���� �� )"��'��' ��������� � �" � �� ��������� ����'� �� �+� ������� ��� ��!� �!� �� �" ����� � -����$ ��������������� � H�����' � �� ��������� � �� �� ��� ��! ����� �� �� �� � �� '���� �������!��� �� �" �)� ���������$ ��� �� 2������/��, �� ��� �� 3449:'�� �� )���! � �" �� � ?� �� ������,����� � � �� �������� �� ����� "� ��'��� ���� �����$

����"� )���! � ��!�������� ������������"� � �� �����! �+��� ������,����� 2><(:$ @�#?�& ><( �'��� +��" � ����!����� � �I��� �� ��� ���!� +��" ���� �� ������� !�!� �� �����������$<"�#�H��# )������� �� ���� ��� �� �� ������������& �" �������� ��������' � ���������� � ���!������ �"�� �� ��� �"���'"��� �" ��������� ���'� ��� ��� �� ���" � ���� ��!������ 2$'$& "�'"���� �� ����:$ ��" �� ��� ��! 2�!��� H��#: �� �"����!����� �� ������ ��� 23: ��� �������� �� ��'���� 2�$$& !�!� � ��������:& �� 2�: ��� �!���� 2�$$&"��' �� ������� !�!� ����� �� �" ������� ���������:$ ��" �� ��� ��! 00������11 �" !������ � ��� �+� ��� ���� �� �" ����!�����1� ��� ����$ � ><(�!'����"� ��� �"� ��� �� �� � � �" �!����1 �������� !�!� �� �" �)� ���� � H��# ���������$ � ��� ����� � ��������� �� �� ��� 2����!!� 5G3�:&����'� ���� ����� �� �� ��� �� ��� ��!���������' �" '!���! ��� ����$ J������ 2%�#�"����� J������& �� ����: ����� � �� )���! � ����'><( �� ������,��' �" "����� �� / ���������$." ��� ����� � �" ����� ��'�! �'��& "����� ��/& +�� ����� �� B3P � �� ��� ��������� )������'39 � ��� ��������$

����-��! ����! ��+��#�

����-��! ����! ��+��#� 2���:& �,,� !�'�& �� )���� ������ "�� �� ���!� �� �������! �� ������!��� !! ��������� 2>�����# 344�:$ ."� ��"� �&�!! � +"�" ��� � ���� � )���!� � ����-��!���!!�'�& �� �� ��� +� !� �� �������������� �����! ���"� �"�� �� ������,����� �� �$���� ��� �� ���!���� �'������ �� �������������� !� �"�� �� � ���!��� +��" ���� �� ���������!

�45

Page 13: Improvement of Microbial Strains and Fermentation Processes

�� �+�� 2<��! 344B:$ <���! ���!������� "�� ������� �� ����� ��� +��" ���������! )�������! ��'� �� � ���� � ��'���' ��������� � ��2O�� � � �!$ 344�7 ?� � �!$ 344=7 J�K�� � �!$3445:$ � �����'� � ��� ��!� �" �� �"�� �"��*��� ������! #��+! ' � �" ���!�'��! �����& �� �! +��" ���!���� �������& �� �� ����! � '����!�,��' ���� �" �������' )���!�$ ." ������! ��� �����' �� �" �*������ �� �!����!� !��'������� � ����� ���$ �!��& ��� �����!!� ����� ���!� � 00�!�# ��)11 �� ! � �" �����& +"�" �� ����I� ����'"� ���� �" ���!�'� �� ���"������ � +"�� �����' �� ! $ <���!�, �� �+�� ��#�'� �� +� !�����!��! �� ��!� ����<"!! 2��� <����� ?����&�� ��#& � $& C<�:$

����� ��

." � �� ��!��� ����� ���������� �� �������!&'��� �"�� ���!� �!! ������,����� �����'�� �� ���������������� �� �� �� �� ���!! ���!� �� H��#�$<�!��� � �+ ������� ��� H��#� �� �!��� ����!� ����������� � � �� ���� � ��� "��'� �"�� �" �+������ ��� ����' �� �" �����7 $'$& ���������� �� �"��$?���!!�& ������ ���������� ������ ��!� �� � �!����� ���'��� �� � !��' ��'���� �� �� �*��#!� �����!�� �� !��'� ��! *������$ @��� �� �" �!����� ���'���& � �� ��!� ���!!� '���� �� ��$��!���������� �� �*���!� ������ & �������!� � �� ��� ����� �!���� �� ������ ������� �������!��!� ���� �� �" ���*� ��������� ��"��� �� �"�#�H��# �!�������� 2$'$& !�+ �"�� ����� ����� �����������7 .���#� � �!$ 34�9:$ (� +�� �� ���� �"��� �+ ������ �� � ��!� �� �� ��������� ���������!)�������! ��'� ���� ��!��� ���'����& �� ������� ��!��$ <���!�,����� � � �� �� ����"���������� ���� �� ��!��� ��� H��#� �� ���������7�� I���� �"��! � �� �� ����� �� ����!�, H��#� �� �� � ����!�� ����� �� ���������$

J�������!!�& ��!��� � �� � �� ������� ������!!� �� !��'� ��������� "�� ��� �� �����������' �" ��� �"����! ��������� �� �" '��+��' !!�$."�� '��! �� ��� � �!!� �"�� � �� �" '������ � !��'���! ������ +��" !�+ ��� ����!��������& �!���� �� H��#� �� ���!! �������� ���!�2(! �"� 34==:$ ( ��& +"� �� � �� ������!��� �����& � �!��� �� ��! �� � ���)�����' ��������� 23&���G3��&��� !:$ <�!��� ��� � ��� ������������'� 23: ������� ���!!� ��� �� 2*��! �"�������:& 2�: ������� �'������� ��+� �� ���� ��!�� � ����"& 26: ������� ��)��' ���& �� 2B: ������� +@���!� 2 �� �)�'� ���� ����� �:$ �� ���� ��� ��!����� ���)�����' *������ �� � �!� +��" �� �� ��!����' �" �'������� ��� �� �" �����$ ��� H�+ �� ��' � �������� �� � �� ��! �� � �����������!��!�� �����$ �!��' +��" �'������� ���& ��� H�+ �� ��#������ ��� �!�� � �� �!�� �� �������� �������� !�! � ����!� �)�'� �� �" ��������$

!��������

�� ?�J& /�!�" F& �����" �& F�"���� �� 23443: ���!����� �� "������,����� � ������� "������ ���' ������� � ������ H�+ ������� �� !! ������'$ /���."��!�'� 4� ��G�6

���� <�& J� ��� F�& >"�!!��� ;� 2344=: C� � ������ ��� ��� !� �� �� �� ������! '��+�" ��� ������������ "��������$ ��� %���� �� 3�3G3�5

/� � �? 2345=: >"����!�'� �� ��������� �!�����$ ���N��� <�& ;�� @� 2 �: ." ������� ������������� ���'<���������$ �� �� >���& (�!�� �& �� �53G6�3

/��!� F� 23449: %�����! !���������� �� ���!�'��! ��� ����� � "���!�� >���� �� '��� ��!������$ ���< �������! ��3=� ��3G��=

/��!� F� 23445: ���"�����! �� !��' �� ���!���� �� ����"���! �'�����'� ���� ����!��"���� �� ���� �������������$ /���"��! >��' 3B� 5G��

/�!�, �J 2345=: ����'���� �� $� ��������� ���$ ��� ;���� �@&<�!���� �� 2 �: �����! � �� ������! �������!�'� �� ����"��!�'�$ �� <� �������!& ���"��'���& �� 35BG34�

/�+��� @& ?�'� � 2345B: (�����,����� � ��������� �� ������� �� �!�"�! ��� �����$ /���"��! /���' �=� 3B4�G3B4�

/��#"�' �� 23445: ��!�!�� ��'������ � ��!���� ��������"��� �� -!������� ��'�$ �������! ��! /��! �� =�� 9B�G959

/�� F& ;��'�!�� F 23443: <�!��� �!���� �� )������ �������!����$ /���"��! >��' �� 33=G3�B

/�"!� � 23443: ;���!������� � ��� +�" �,���!��# ������������� ����� �� *����������� � � �'!����� � � � ����� �� �����$ ���! ������� �������! 9�� 663�G66�3

/��!� >�& /��+� �& (!��� <? 2344=: ��������� � �������������� ��� $� ��������� ������ �� �������� ��������� ��!����$ /���" /���' B4� 359G34=

%"� �% 2344=: (�����,��' �" ���������� � �����& �����'��� �"���"���� �� �" ���� �� ��������� +��" ��������� � ��"� $ ��� ."��! 3�� 36G��

%"� <@ 23453: (�����,����� � ���" �!�"�!� ��������� � '!��� ����� ��������$ /���"��! /���' �6� 35��G356=

%"���� � 2344�: ������ �"��!�'�$ ��� ��?��+ J�!! ������# � ��� �� �"��!�'�$ ��?��+ J�!!& �+ 8��#&�� 395G3=�

%�#�"��� ��& J������ /� ��������' �" ��������� � ��� �� "����� �� / ��� �����& ���� ��� �����! �+��� �������,�����$ >���� /��"� 2�� ����:

%��'� �& %��'� � 2345B: ����������$ ��� /��# .; 2 :/���"��!�'�� � �)����# � �� ������! �������!�'� �#�� ���" ��!�'�'�!!�"� �& ����� �& �$ ��6

;���� � 234�3: (����� ����� � �������! �����!��� �� �,��� � �� �!������� � �'�!�����$ � � /��"� ��' 3�336G3B�

;���� �@& ;���� F� 23445: �����! � �� ������! �������!�'��� ����"��!�'�& �� �$ �� <� �������! >���& ���"���'���& ;%

;���� �@& <�!���� �� 2345=: �����! � �� ������! ��������!�'� �� ����"��!�'�& 3�� �$ �� <� �������! >���&���"��'���& ;%

;��� �� <& .��� F<& <���� �F& ��� F�& >��!�� .F& ���� ?.&@��' F(& ;+��� F>& ���� F�& ���' 8?& J��"����� %�&O��, @ 23454: ?��� ��� �� �� ���"������ �������"��� ��$����� ������ � ��� ���$ ��� J��"��'� %@& N��� <�&J'��� ? 2 �: ?���� �� ��!�!�� ���!�'� � �� ������!������'������$ �� <� �������!& ���"��'���& ;%& �� 96G94

;���� > 23449: ����� �'�����'$ ��� /������� �'�����'������!�$ �� �� >���& @�� ��& �� 666G643

;����� %F& ?����� <>& ?�� � �%& J�! �� ;<& >�� �<&�� �# F%& /�1@�# F;& ��"�� � �O 23443: ���! ��������� ��� � �� ���������! �������"���$ F ���������� BB�69�G6=9

;����� ? 2����: ���� �� �!��� #� ��! �� ����"��� �� �����$?�� ��' �+� ��� �3G94

�''!��' @& (��! <& <�"� J 23445: ������ @�!���� ��! +��"%� �������� ��� ����������� �� � ��� ���!���' �� �����

�44

Page 14: Improvement of Microbial Strains and Fermentation Processes

H�) ����� +��" '��+�" !���������$ ���! �������! /����"��! B4� �BG6�

�!�� � �>& ������#�� F> 2345=: ?��� ����� � ������ ������ � ���������� �� ��"� ��� ��� �����!���$ ���A ��#� �& A �# J 2 �: (����� ����� � �������! ������!��� G ������ ��������� �� ����� �����! �����'��$/����+���"& @�� ��& �� =6G5�

?��,��'� �& O������ F 23445: ���� '�� ��� �>�J>@% "�'"�"���'"��� *��!��� �����!� ���!���� � ������!!� � �����!�����������! !�������$ �� @�� 6�� ��G6�

?�� �� �<& .�+ %& ���'!��F��� /& ��! �F& �� �# F&(��!� .� 2344B: ���� �����' �� �����!�� ������ ������ �� ������ ����"�& ����' ����!���� ���� ���������+��" ��!�������� �!�������� �� ����-��! ����! ��+��#�$/���"��! /���' BB� 3��9G3�3=

?��#� �F& >��� >F& ��� � J�� ! %��FF 2344�: �L������ ����� � ��� ������� �� ���� ������� ���'���& !����������� �� �������$ ���! �������! /���"��! B�� 3G33

?���"�� �& ������ � 2345=: ����������! ��������� � �������$ ��� ;���� �@& <�!���� �� 2 �: �����! � �� ������!�������!�'� �� ����"��!�'�$ �� <� �������!& ���"���'���& ;%& �� B3G99

?� A& @�� @J& ;"��K��� >< 2344=: ����� ���!����� ��"� ���"����' ��������� �!������ � ��������� � *��� ���� �'������ +��" ����-��! ����! ��+��#�$ %����� %"���' ��� B��GB3�

J� �� ��& J�!!� /�& J�! �� ;<& @ <�& ��) �?& /# ;&����"�� ��& ����� �% 23443: /���" �"��� ���� �� �*������ �� ������� ��� ����� �� � ������ � $� ��������� �&� ������� !�#��' ����" �"��� ���)� �� "�� ��'��� �������$ F �������� BB� 6B4G69=

J�K�� ��& /��"� ��& ���' ;8%& ���� � F@ 23445: ����!���� ������ ��� � �� ! ��� �� ����-��! ����!��+��#� �� '��+�" � $����� ������ �� �&�����$ F ���� ��"����� �������! =� 3�6G335

J� '� �@& J� '� ;�& ?�''��� O& M�� M& <#���� >&�?�!���� ; 2344B: ?��� �� �-����� � �� "����� ��/���� ���' ������ � ���� ������ ������� �� ��� � ��������!�# �� ����'��������� �������"���$ F �� �������! 36�6��G653

J���!#� @& ���#��! >& >�!�� > 23455: C� � ������!���� �� �"��������� � -!������� ��'� �$ ����'���� � ������!����� )����������� �����$ ���! �������! /���"��! �5�3==G3=4

� F& (#�,�#� .& (�� �& <���� �& ��#�'�+� O& ����� <& <��� O&.���#� O& 8��"�#�+� J& �� � �& O������ <& ��������� O&.����� .& <"����� �& �� � 23446: ��!������ �������� �!�����$ ���� �� <��#�� �� @�� B9� 3G45

O�� � �F& >����!!� <?& ."�#�� �< 2344�: ;��'���' ���������� � ��� � ��������� � ����! ��+��#� �� ������! ��'�$ /���"��! ." =� �46G�45

O���� �& �� ���� �& /���� � 23446: @���� ������ �� +�! ���� %� �������� ��� ���������� ���''� �� ����� �����#$ F ?� �������! 364� 6339G63��

@���� �& /!����� � 2344�: �������� �� �����' �� �����"������ ��! �� � '����!!� �'��� ������ � ���� �������,��� �$ F �� �������! 9� ��4G�65

@ <�@& %"� ��% 2344�: (�����,����� � � ��� ���������� �� �" ��� ����� � '!����!����� ��� �� ���� ������ ���� +��" ������ ��� � ��"� �!�'�$ ��,�� ����� ."��!�3� B6=GBB�

@�� F 2345=: ��� �� �"��'"�� �� ������ �!�����$ <�� �+�6=� 5G4

@�� /�@& .,�' 8�� 23445: (�����,����� � '��+�" � ��� ���" ��� ����� � ����� ��� �������� ��� ��������� ����' ������� ��� � ��"� �!�'�$ /������� ��' 35� B36GB35

����! .& ?+��� O�& ����! ;F 23446: ;!���� ���!���� � �" ������� �������"�� '�� � $� ��������� �&� ������� ��'� !���� ���!����$ F /�����! 3�9� �99�G�9=6

�� �) �<& ��"�� <J 234��: C� � ������ ��� � ��"� ��!�'� �� �" ���� ������,����� � �������!�'��! � ��$F ���! /�����! B6� 34�G��B

��� � ���� �& %��!!�� � 23456: ��)��' �� �)�'� ����� � �����������! ����� ���# ������$ /���"��! /���' �9�6339G6363

�"��� �& %"���� � 23443: ���������� � �� )����� ���"���! �� ���'�� �� � ���" �� ��������� ������ ������$ ��,�� ����� ."��! 36� �9�G�=3

��!!��& (���� �& O��!�� @& /�#!�� /% 23454: ���������� �!����� �� ����� ���������$ ��� %����!! �% 2 :������� �� �������$ <����'�& /�!�� J� !��' �+8��#& �� 66G9B

��!�� � 2345=: ���������� ����� �� ������ ���������$ ������# A& J����!# A 2 �: (����� ����� � �������! ������!���$ /����+���"& @�� ��& �� �39G�6�

(! �"� 8F 234==: ���������� ��)��' ��!��� �"��*��$ /����"��! /���' 5� 6G�B

>��#" < 23444: <����� ���������$ ��� ���!�� �� � ��������!�'�& ��! B$ �� �� >���& <�� ;�'�& �� =3��G=34�

>��#" <& %"���� � 23443: >�� ����� � ���� �� ������������� � %�( ��� ����������$ ���! �������! /���"��! 6=�65BG65�

>�����# >� 2344�: ����-��! ���!!�'� �� � ���! �� ������������ ��������� �� �����! � ���������$ @�� ������� �������� 4� �4�G6�B

>�� � F� 23459: /��!�'� � ����!!���$ ��� ;���� �& <�!���� �2 �: /��!�'� � �� ������! ������'������ /�K�����%������'�& ��!� >��#& �� B��GB63

>"�� >@& .��!!�� �� >& ;!��� �& <��"����� 23445: (�����,������ � � �!��� � ��� �� )�!���� ��� ����� �� �������� ��$����' ���������! )�������! ��'��$ ���! F �������! /����"��! 3B� 359G34�

>������! <& O��#� F& >��#��!��� � 23445: ;�������� �� �!��� ��# �'�!����� � ��!�� �������"�� ���"+�� �����!�'���������� ������� � $� ��������� ������������� ����!���' �� ��#�������!��� )�����$ F ���! �������! 59�4G3=

N��� <�& @��!� ;J 2345=: <����' �� �!���� �� ���������������$ ��� ;���� �@& <�!���� �� 2 �: �����! � �� ������! �������!�'� �� ����"��!�'�$ �� <� �������!&���"��'���& ;%& �� 399G3=4

N��� <& <�# O& �,��� % 234�5: ������� �!�# �� ���������� ����"���$ ���� �� �������! �� 946G=6=

��+!�� � �. 2345B: �� ������! ������ ���������� ����'������ ��� �� �����' ��� ���$ ��,�� ����� ."��! =�6G3�

<�"� J& �''!��' @& (��! 23445: ������ @�!���� ��! � +��"%� �������� ��� ����������7 �� � ��� ���!���' �� ����� H�) ����� +��" '��+�" !���������$ ���! �������! /����"��! B4� �BG6�

<��� � 23446: %"���! ����� � �������� �� "�'" �� �����!�*�� "������'���"� +��" H����� �����$ �� >��������! B5� 94G==

<��! �< 2344B: ����! ��+��#� �� ���������! �� !�$ >�� 34�"���� <�< C��� ?���� ��� %�� & ����! 344B$ <��������! ����!����! <���� ��������& �+ 8��#& �� 3G36

<"�� � ��& F�"���� �� 23449�: <��'!� �)�'� �� ���)�!�� ��!� �'�!�� ������� �������"��� �� ����� ��� ���$F /��! %"� ���� 356�BG356�4

<"�� � ��& F�"���� �� 23449�: %������� � ����� ����� ��� ��� �'����� ���'!� �)�'� ���'$ F �� �������! 3B�9��G9��

<"�!��� �;& ��!����� ;& <���"� <& ���� % 2345�: $� ��������� �&� ������� ������� ��� �� ��"�!����� � ���������$ ��������� �'��� %"���"� 63� �BBG�B�

<� �� �& %�"��� �? 2345�: >�+� � � ��� � ��'��-��$<��������! ��"� �& ��" �$ ��+� <��� C�������� >���& ���&�� =5G��

<������� >�& �"���#� �& J�!! <F 23449: ���������� ������$��� >�����!� � ��������� �"��!�'�& �� �$ >�'����>���& () �� & �� 663G6B3

<����'"� F& ���#���"��� ; 2344B: %������ �� !��' �� �'��!����� � �����!� ���"+���� '��+�" �� ���!������ ���������$ /���"��! >��' 3�� 9�BG95�

6��

Page 15: Improvement of Microbial Strains and Fermentation Processes

<����! �F& <�!!���� ?� 23444: �)�������! ��'� �� ���������� � ����������$ ��� ;���� �@& ;���� F� 2 �: �����!� �� ������! �������!�'� �� ����"��!�'�$ �� <� ��������!& ���"��'���& ;%& �� 5�G46

<,����#� .& /��!� F�& ���"��" O 2344=: ;����' �� ������'�����!� H�)� ����' �������"�� �������! 36% !��!��' �� �+�� ��������! ��� ���������$ .�� � /���"��! 3B�B96GB94

.���#� J& .�#�"��"� F& C � O 234�9: � ���� �� �� �" ��������� � �'������� �"�# �� ��!�� �� �'������� � ��!��!����������$ F ����� ."��! 96� 35G�=

.��! �@�& ?����� �& /����� %& <�� � F��& /������� F��2344�: ������ ��� � ���!���� � "!�������!�� �� �����!�� ��� ����� +��" #�����'��� ������!�, <�������� ���� ����$ ��,�� �������! ."��! �3�63BG6��

����� �& >�!���� /( 2344B: �����!� H�) ��!����'� ���������& �����- �� ������! ��$ /���."��!�'� 3�� 44BG445

�,��� %& /�! � %& O�!�#� �& �� � > 234�4: ��������� �'���%"���"� 39� �65G�B=

���� �& /��' ? 23445: <����� ��������� �� ���������������"� �$ ��� ;���� �@& ;���� F� 2 �: �����! � �� �������! �������!�'� �� ����"��!�'�$ �� <� �������!&���"��'���& ;%& �� 3�6G336

���� ��& J���� .;& %�I��� �;& <"���! .?& ;����� �@&O���#�� �%& ���� %@& <���� �� 23443: ������� � � !�����������"������ ���' ���� ������ �� ��� -��� �� �"��� ����� � ��!�"���$ F �� �������! 5� 336G3��

��K� �& <�"� J& �''!��' / 2344=: � �+ ��� � ���������� +��"� �+ ��� � !!�!�� �������� @ !���� )���� ��� %��������� ��� ����������$ ��! �������! ��� 539G5�=

���' ;& %���� %& ;���� �& ;��"�!! >& J���"�� �& @�!!� �234�4: /������"��� � ������� �����!���$ ��� ������������ �,�� �"��!�'�$ ��!�& �+ 8��#& �� 3BG�9

��� �@& ��!��� F& O�� ��� OJ& ��� �F& /�#� �� 2344�:������ ��� ����� � "������ �� ���� ������ �� )��������� '!�����!���"������ �����$ /���."��!�'� 5� B69GBB�

����� ;& ;�����'��� J%& @'����! �& J���, F> 2344=: ������� ��� � �� !� �� ���� �" I�� � ��������&�J& �� �"���! ���������� �� '��+�" #����� �� � ��� ��� � � ���������� ��$ ���! ������� �������! =�� 3�66G3�6�

������/��, ;& ��� �� % 23449: � ��� ������,����� �� '���� �!'����"� �� ��������� ��� ����� � ����� "�� ��'���$ >���� /��"� 6�� 9=6G9�3

8�#����#� . 23459: .�� ������! ���� ������� �� �$ ���8���' � 2 : %����"���� ����"��!�'� G �" ������!�&���!������� �� �'�!����� � ����"��!�'� �� �� �����$>�'���� >���& @�� ��& �� 649GB�6

6�3