AT517476B1 - Cell culture status determination - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen des Status einer Mikrobenkultur durch Messen zumindest eines Kulturparameters sowie anschließendes Korrelieren der Messwerte des zumindest einen Kulturparameters mit dem Status der Kultur, dadurch gekennzeichnet, dass in einem mikrobiellen Methanisierungsprozess unter Verwendung eines hydrogenotrophen methanogenen Mikroorganismus vor dem Beginn des Methanisierungsprozesses das spezifische Aminosäuresekretionsmuster des jeweils eingesetzten Mikroorganismus bestimmt wird; während des Prozesses die Konzentration zumindest einer speziellen Aminosäure im Kulturmedium bestimmt wird; und gegebenenfalls zusätzlich der Gesamtproteingehalt im Kulturmedium und der Anteil der zumindest einen Aminosäure am Gesamtproteingehalt bestimmt werden; wonach die Konzentration oder gegebenenfalls der Anteil der jeweiligen Aminosäure am Gesamtproteingehalt mit dem Status der Kultur korreliert wird, um so die Lebensfähigkeit der Kultur abzuschätzen und/oder die Frage zu klären, ob die Methanbildungsrate gaslimitiert oder flüssigkeitslimitiert ist.The invention relates to a method for determining the status of a microbial culture by measuring at least one culture parameter and then correlating the measured values of the at least one culture parameter with the status of the culture, characterized in that in a microbial methanation process using a hydrogenotrophic methanogenic microorganism before the beginning of the methanation process the specific amino acid secretion pattern of the particular microorganism used is determined; during the process, the concentration of at least one particular amino acid in the culture medium is determined; and, if appropriate, in addition the total protein content in the culture medium and the proportion of the at least one amino acid in the total protein content are determined; according to which the concentration or, where appropriate, the proportion of the respective amino acid in the total protein content is correlated with the status of the culture so as to estimate the viability of the culture and / or to clarify the question whether the methanogen formation rate is gas-limited or liquid-limited.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft die Bestimmung des Kulturstatus von Mikrobenkulturen durch Messen des Aminosäuregehalts.Description: The invention relates to the determination of the culture status of microbial cultures by measuring the amino acid content.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

[0002] Im Zuge der stetig wachsenden Produktion erneuerbarer Energie erlangen insbesondere auch biologische Methanisierungsprozesse (BMP) zunehmende Bedeutung. In solchen Prozessen wird C02 durch methanogene Mikroorganismen (worunter hierin vor allem Bakterien, Ar-chaeen, Pilze und Algen zu verstehen sind, die mitunter auch kurz als Mikroben bezeichnet werden) zu Methan reduziert:In the course of the steadily growing production of renewable energy, especially biological methanation processes (BMP) are becoming increasingly important. In such processes, C02 is reduced to methane by methanogenic microorganisms (which are primarily bacteria, archees, fungi and algae, which are sometimes referred to as microbes for short):

[0003] Bei der späteren Verbrennung des Methans zur Energiegewinnung gemäß der Gleichung:In the later combustion of methane for energy according to the equation:

[0004] wird erneut Kohlendioxid gebildet, was einen C02-neutralen Kreislauf darstellt. Besonders vorteilhaft ist die Kopplung von BMP mit Biomassevergärung, bei der als Hauptprodukte CH4 und C02 anfallen, so dass auch der C02-Anteil des Biogases in CH4 übergeführt werden kann. Das so erhaltene Methan ist in der Regel von hoher Reinheit und kann beispielsweise problemlos in Erdgasnetze eingespeist werden.Carbon dioxide is again formed, which is a C02-neutral cycle. Particularly advantageous is the coupling of BMP with biomass fermentation, in which arise as the main products CH4 and C02, so that the CO 2 portion of the biogas can be converted into CH4. The methane thus obtained is usually of high purity and can be fed, for example, easily into natural gas networks.

[0005] Beispiele für BMP finden sich etwa in US 4.883.753, wo Fermentationen von Metha-nobacterium thermoautotrophicum und Methanococcus thermolitotrophicus beschrieben werden, sowie WO 2008/094282 A1, worin C02 aus der Biomassefermentation mittels methanoge-nerArchaeen zu Methan umgesetzt wird.Examples of BMP can be found, for example, in US Pat. No. 4,883,753, where fermentations of Metha-nobacterium thermoautotrophicum and Methanococcus thermolitotrophicus are described, and also WO 2008/094282 A1, in which CO.sub.2 from the biomass fermentation is converted to methane by means of methanogens.

[0006] Um die Methanisierungsreaktion optimal steuern zu können, ist es erforderlich, den physiologischen Zustand der jeweiligen Mikrobenkultur zu kennen, wie dies die Arbeitsgruppe der Erfinder des vorliegenden Anmeldungsgegenstands in früheren Forschungsarbeiten festgestellt hat; siehe S. Rittmann, A.H. Seifert, C. Herwig, "Quantitative analysis of media dilution rate effects on Methanothermobacter marburgensis grown in continuous culture on H2 and C02", Biomass. Bioenerg. 36, 293-301 (2012); A.H. Seifert, S. Rittmann, S. Bernacchi, C. Herwig, "Method for assessing the impact of emission gasses on physiology and productivity in biological methanogenesis", Bioresour. Technol. 136, 747-751 (2013); A.H. Seifert, S. Rittmann, C. Herwig, "Analysis of process related factors to increase volumetric productivity and quality of biomethane with Methanothermobacter marburgensis", Appl. Energ. 132, 155-162 (2014); S. Bernacchi, M. Weissgram, W. Wukovits, C. Herwig, "Process efficiency simulation for key process parameters in biological methanogenesis", AIMS Bioeng. 1(1), 53-71 (2014); sowie WO 2014/128300 A1.In order to be able to optimally control the methanation reaction, it is necessary to know the physiological state of the respective microbial culture, as found by the group of inventors of the present application in earlier research; see S. Rittmann, A.H. Seifert, C. Herwig, "Quantitative analysis of media dilution rate effects on methanothermobacter marburgensis grown in continuous culture on H2 and C02", Biomass. Bioenerg. 36, 293-301 (2012); AH. Seifert, S. Rittmann, S. Bernacchi, C. Herwig, "Method for assessing the impact of emission gasses on physiology and productivity in biological methanogenesis", Bioresour. Technol. 136, 747-751 (2013); AH. Seifert, S. Rittmann, C. Herwig, "Analysis of process related factors to increase the volumetric productivity and quality of biomethane with Methanothermobacter marburgensis", Appl. Energ. 132, 155-162 (2014); S. Bernacchi, M. Weissgram, W. Wukovits, C. Herwig, "Process efficiency simulation for key process parameters in biological methanogenesis", AIMS Bioeng. 1 (1), 53-71 (2014); as well as WO 2014/128300 A1.

[0007] E in typischer Fermentationsprozess beginnt demgemäß mit der Beschickung des Bioreaktors mit Kulturmedium und einer Anfangskultur des oder der zur Fermentation verwendeten Mikroorganismen, was als "Setup-Phase" bezeichnet wird. In der darauf folgenden sog. "Anfangsphase" wird durch Vermehrung der eingesetzten Mikroorganismen "Biomasse" generiert. Unter letzterem Begriff ist hierin in der Folge die Masse an methanogenen Mikroorganismen zu verstehen, die in der Folge zur oben beschriebenen Umsetzung von C02 zu CH4 eingesetzt wird. Zu diesem Zweck werden der im Reaktor vermehrten und sich weiterhin vermehrenden Biomasse kontinuierlich C02, H2 sowie flüssiges Nährmedium zugeführt.A typical fermentation process thus begins with the loading of the bioreactor with culture medium and an initial culture of the microorganism (s) used for the fermentation, which is referred to as the "setup phase". In the following so-called "initial phase", "biomass" is generated by increasing the number of microorganisms used. By the latter term is meant hereinafter in the mass of methanogenic microorganisms, which is used in the sequence for the above-described reaction of C02 to CH4. For this purpose, the biomass, which is increased in the reactor and continues to multiply, is continuously fed with CO 2, H 2 and liquid nutrient medium.

[0008] I m Zuge dieser Forschungen wurden neben üblichen Faktoren wie den Gasdrücken von eingespeistem C02 und H2, der Zufuhrrate des Mediums als Nährstoffquelle, der Konzentration von Nährstoffen und Metaboliten auch die volumetrische Produktivität, auch als spezifische Methanbildungsrate ("methane evolution rate", MER) bezeichnet, sowie die spezifische Methanproduktionsrate (qCH4) der jeweiligen Kultur als aufschlussreiche Parameter bei der Methanproduktion ermittelt. Diese hängen wie folgt zusammen: [0009] MER (mmol/l.h) = Biomassekonzentration (g/l) x qCH4 (mmol/g.h) [0010] Somit gibt die volumetrische Produktivität oder Methanbildungsrate MER die molare Menge an Methan an, die pro Liter Kultur und Stunde von einer Mikrobenkultur mit definierter Konzentration (in g/l) produziert wird. Die Fähigkeit zur Methanproduktion dieser Kultur wird durch die spezifische Methanproduktionsrate qcm ausgedrückt, die ihrerseits die molare Menge an Methan angibt, die von einem Gramm Biomasse pro Stunde produziert wird.In the course of this research, in addition to conventional factors such as the gas pressures of injected C02 and H2, the supply rate of the medium as a nutrient source, the concentration of nutrients and metabolites and the volumetric productivity, also as a specific methane formation rate ("methane evolution rate", MER), as well as the specific methane production rate (qCH4) of the respective culture as revealing parameters in the methane production determined. These are related as follows: MER (mmol / lh) = biomass concentration (g / l) x qCH4 (mmol / gh) Thus, the volumetric productivity or methane formation rate MER indicates the molar amount of methane per liter Culture and hour of a microbial culture with a defined concentration (in g / l) is produced. The ability to produce methane from this culture is expressed by the specific methane production rate qcm, which in turn indicates the molar amount of methane produced by one gram of biomass per hour.

[0011] Durch Messung diverser Parameter lassen sich somit Rückschlüsse auf den Zustand der Kultur ziehen, wozu allerdings in der Regel mehrere, in zeitlichem Abstand wiederholte Messungen durchgeführt werden müssen. Demnach besteht ein Bedarf an einem Verfahren zur einfacheren Bestimmung des Zustands der Kultur mittels einmaliger Messungen, d.h. Messungen zu einem einzigen Zeitpunkt. Somit war das Ziel der vorliegenden Erfindung die Entwicklung eines solchen vereinfachten Verfahrens.By measuring various parameters can thus draw conclusions about the state of the culture, including, however, usually several, repeated at a time interval measurements must be performed. Accordingly, there is a need for a method of simplifying the determination of the state of the culture by means of one-time measurements, i. Measurements at a single time. Thus, the object of the present invention was the development of such a simplified method.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION

[0012] Dieses Ziel erreicht die Erfindung durch Bereitstellung eines Verfahrens zum Bestimmen des Status einer Mikrobenkultur durch Messen zumindest eines Kulturparameters, ausgewählt aus den Konzentrationen von Nährstoffen und Metaboliten, insbesondere Aminosäuren, im Kulturmedium und Gaspartialdrücken, sowie anschließendes Korrelierens der Messwerte des zumindest einen Kulturparameters mit dem Status der Kultur, dadurch gekennzeichnet, dass: [0013] in einem mikrobiellen Methanisierungsprozess unter Verwendung eines hydrogenotro-phen methanogenen Mikroorganismus [0014] a) vor dem Beginn des Methanisierungsprozesses das spezifische Aminosäuresekreti onsmuster des jeweils eingesetzten Mikroorganismus bestimmt wird; [0015] b) während des Prozesses die Konzentration zumindest einer speziellen Aminosäure im Kulturmedium bestimmt wird; und [0016] c) gegebenenfalls zusätzlich der Gesamtproteingehalt im Kulturmedium und der Anteil der zumindest einen Aminosäure am Gesamtproteingehalt bestimmt werden; wonach [0017] d) die Konzentration oder gegebenenfalls der Anteil der jeweiligen Aminosäure am[0012] This object is achieved by providing a method for determining the status of a microbial culture by measuring at least one culture parameter selected from the concentrations of nutrients and metabolites, in particular amino acids, in the culture medium and gas partial pressures, and then correlating the measured values of the at least one culture parameter with the status of the culture, characterized in that: in a microbial methanation process using a hydrogenotrophic methanogenic microorganism a) before the start of the methanation process, the specific amino acid secretion pattern of the particular microorganism used is determined; B) during the process, the concentration of at least one specific amino acid in the culture medium is determined; and c) optionally additionally determining the total protein content in the culture medium and the proportion of the at least one amino acid in the total protein content; according to which d) the concentration or optionally the proportion of the respective amino acid on

Gesamtproteingehalt mit dem Status der Kultur korreliert wird, um so die Lebensfähigkeit der Kultur abzuschätzen und/oder die Frage zu klären, ob die Methanbildungsrate durch den Gasaustausch der Kultur mit der Umgebung limitiert, d.h. "gaslimitiert", oder durch die flüssige Nährstoffzufuhr limitiert, d.h. "flüssigkeitslimitiert", ist.Total protein content is correlated with the status of the culture, so as to assess the viability of the culture and / or to clarify the question of whether the methane production rate is limited by the gas exchange of the culture with the environment, i. "gas limited", or limited by the liquid nutrient supply, i. "liquid limited" is.

[0018] Die Erfinder haben im Zuge ihrer neuesten Forschungen nämlich überraschenderweise festgestellt, dass nicht nur der Gesamtproteingehalt (d.h. Aminosäuregehalt von vollständig lysierten Zellen), der bekanntermaßen ein Indiz für die Lebensfähigkeit einer Mikrobenkultur darstellt, da bei hohen Proteinkonzentrationen die Lebensfähigkeit der Kultur in der Regel eingeschränkt ist, sondern auch das Vorhandensein einzelner Aminosäuren in der Kultur direkte Rückschlüsse auf den Kulturstatus zulässt.Namely, the inventors have surprisingly found in their recent research that not only the total protein content (ie, amino acid content of fully lysed cells), which is known to be indicative of the viability of a microbial culture, because at high protein concentrations, the viability of the culture in the Is usually restricted, but also the presence of individual amino acids in the culture allows direct conclusions about the status of culture.

[0019] Es wurde nämlich herausgefunden, dass Mikroorganismen auch im uneingeschränkt lebensfähigen Zustand offenbar bestimmte Aminosäuren in das Kultumedium sekretieren, so dass für jeden Mikroorganismus ein spezifisches Sekretionsmuster im uneingeschränkt lebensfähigen Zustand existiert. Ist dieses spezifische Sekretionsmuster einmal bestimmt, so reicht es aus, während des Methanisierungsprozesses die Konzentration einer bestimmten Aminosäure zu bestimmen, um Rückschlüsse auf den Status der Kultur ziehen zu können - und das in mehrerlei Hinsicht.In fact, it has been found that microorganisms, even in the fully viable state, apparently secrete certain amino acids into the culture medium, so that for each microorganism a specific secretion pattern exists in the fully viable state. Once this specific secretion pattern has been determined, it is sufficient to determine the concentration of a particular amino acid during the methanation process in order to be able to draw conclusions about the status of the culture - in many ways.

[0020] Die Ermittlung des spezifischen Sekretionsmusters in Schritt a) umfasst dabei sowohl das Bestimmen, welche Aminosäuren von dem jeweiligen Mikroorganismus im uneingeschränkt lebensfähigen Zustand im Allgemeinen in das umgebende Medium sekretiert werden, sowie das Bestimmen, ob und wie sich die sekretierte Menge der jeweiligen Aminosäure beim Übergang vom gaslimitierten in den flüssigkeitslimitierten Zustand oder umgekehrt ändert. In jenen Fällen, in denen es zu einer solchen Änderung der Aminosäuresekretion kommt, kann in Schritt a) darüber hinaus ein Schwellenwert für diesen Übergang der speziellen Aminosäure(n) bestimmt werden, indem auch der Gesamtproteingehalt bestimmt und der Anteil der Aminosäure am Gesamtproteingehalt sowohl im gaslimitierten als auch im flüssigkeitslimitierten Zustand berechnet wird.The determination of the specific secretion pattern in step a) comprises both determining which amino acids are secreted by the respective microorganism in the fully viable state generally in the surrounding medium, and determining whether and how the secreted amount of the respective Amino acid in the transition from the gas-limited to the liquid-limited state or vice versa changes. In addition, in those cases where such a change in amino acid secretion occurs, in step a) a threshold for that particular amino acid (s) transition can be determined by also determining the total protein content and the proportion of total amino acid content of the amino acid gas-limited as well as in the liquid-limited state is calculated.

[0021] Darüber hinaus kann das spezifische Sekretionsmuster auch Informationen über den Verlauf der Lebensfähigkeit umfassen. So können in Schritt c) auch Schwellenwerte für den Gesamtproteingehalt und/oder für den Anteil einer Aminosäure, die nicht Teil des spezifischen Sekretionsmusters ist, am Gesamtproteingehalt bestimmt werden, d.h. festgestellt werden, ab welchem Gesamtproteingehalt bzw. ab welchem Anteil der jeweiligen Aminosäure am Gesamtproteingehalt eingeschränkte Lebensfähigkeit vorliegt und ab wann eine sterbende Kultur vorliegt. Hierin ist unter eingeschränkter Lebensfähigkeit ein Anteil an lysierten Zellen von mehr als etwa 15 % und unter einer sterbenden Kultur ein Anteil von mehr als etwa 30 % zu verstehen.In addition, the specific secretion pattern may also include information about the course of viability. Thus, thresholds for the total protein content and / or for the proportion of an amino acid which is not part of the specific secretory pattern can also be determined in the total protein content in step c), ie. it is ascertained from which total protein content or from what proportion of the respective amino acid on the total protein content limited viability exists and from when a dying culture is present. Herein, restricted viability means a proportion of lysed cells greater than about 15% and a dying culture greater than about 30%.

[0022] In der Folge reicht es gemäß dem Verfahren der Erfindung aus, zu einem beliebigen Zeitpunkt die Konzentration einer dieser Aminosäuren und gegebenenfalls auch den Gesamtproteingehalt zu diesem Zeitpunkt und den Anteil der jeweiligen Aminosäure daran zu bestimmen, um schlüssige Aussagen bezüglich des Status der Kultur treffen zu können. Weitere Messungen zu späteren Zeitpunkten sind daher nicht unbedingt erforderlich, können aber natürlich durchgeführt werden, um Statusänderungen verfolgen zu können.As a result, it is sufficient according to the method of the invention to determine at any time the concentration of one of these amino acids and optionally also the total protein content at this time and the proportion of the respective amino acid thereto, conclusive statements regarding the status of the culture to meet. Further measurements at later times are therefore not absolutely necessary, but can of course be performed to track status changes.

[0023] In der einfachsten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird dazu bloß in Schritt b) die Konzentration einer Aminosäure bestimmt, von der in Schritt a) festgestellt wurde, dass sie nicht Teil des spezifischen Sekretionsmusters des Mikroorganismus ist, wobei eine Konzentration dieser Aminosäure > 0 einen Indikator für zumindest eingeschränkte Lebensfähigkeit des Mikroorganismus in der Kultur darstellt, da der Mikroorganismus im uneingeschränkt lebensfähigen Zustand diese Aminosäure ja nicht in das Medium sekretiert.In the simplest preferred embodiment of the invention, only in step b) the concentration of an amino acid is determined, which was determined in step a) that it is not part of the specific secretion pattern of the microorganism, wherein a concentration of this amino acid> 0 an indicator of at least limited viability of the microorganism in the culture, since the microorganism in the fully viable state does not secrete this amino acid in the medium yes.

[0024] Wird zusätzlich in Schritt c) der Gesamtproteingehalt und/oder der Anteil der in Schritt b) bestimmten Aminosäure am Gesamtproteingehalt bestimmt und wurde davor in Schritt a) ein spezifischer Schwellenwert dafür bestimmt, zeigt ein Gesamtproteingehalt bzw. ein Anteil der Aminosäure am Gesamtproteingehalt unter dem jeweiligen in Schritt a) bestimmten spezifischen Schwellenwert eingeschränkte Lebensfähigkeit an, und ein Gesamtproteingehalt bzw. ein Anteil der Aminosäure am Gesamtproteingehalt über dem jeweiligen Schwellenwert zeigt eine sterbende Kultur an.If, in addition, in step c) the total protein content and / or the proportion of the amino acid determined in step b) is determined on the total protein content and before a specific threshold value has been determined in step a) shows a total protein content or a proportion of the amino acid in the total protein content Viability limited under the specific threshold determined in step a), and a total protein content or content of the amino acid in the total protein content above the respective threshold indicates a dying culture.

[0025] In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zusätzlich oder auch alternativ dazu in Schritt b) die Konzentration einer Aminosäure bestimmt, von der in Schritt a) festgestellt wurde, dass sie Teil des spezifischen Sekretionsmusters des Mikroorganismus ist, und in Schritt c) werden der Gesamtproteingehalt im Kulturmedium und der gravimetrische Anteil der in Schritt b) bestimmten Aminosäure am Gesamtproteingehalt bestimmt, wobei der Anteil dieser Aminosäure am Gesamtproteingehalt, in Abhängigkeit davon, ob dieser Anteil unter oder über einem zuvor in Schritt a) bestimmten Schwellenwert liegt, einen Indikator für eine gaslimitierte oder eine flüssigkeitslimitierte Methanproduktion darstellt.In a preferred embodiment of the method according to the invention additionally or alternatively in step b) the concentration of an amino acid is determined, which was determined in step a) that it is part of the specific secretion pattern of the microorganism, and in step c) the total protein content in the culture medium and the gravimetric fraction of the amino acid determined in step b) are determined on the total protein content, the proportion of this amino acid in the total protein content, depending on whether this proportion is below or above a threshold previously determined in step a), an indicator represents a gas-limited or a liquid-limited methane production.

[0026] Dies gilt für jedwede Aminosäure, für die in Schritt a) bei der Bestimmung des spezifischen Sekretionsmusters festgestellt wurde, dass bei einer Veränderung der Kulturbedingungen vom gaslimitierten zum flüssigkeitslimitierten Zustand oder umgekehrt eine Änderung der in der Medium sekretierten Menge dieser Aminosäure erfolgt, wobei ein zwischen den beiden unterschiedlichen Mengen liegender Schwellenwert bestimmbar oder festlegbar ist, wie dies in den späteren Beispielen demonstriert wird.This applies to any amino acid for which it was found in step a) in the determination of the specific secretion pattern that changes in the culture conditions from gas-limited to liquid-limited state or vice versa, a change in the medium secreted amount of this amino acid, wherein a threshold between the two different sets is determinable or determinable, as demonstrated in the later examples.

[0027] In Kenntnis des Zustands der Kultur kann natürlich durch eine entsprechende Anpassung der Fermentationsbedingungen auf unerwünschte Zustände oder Entwicklungen der jeweiligen Kultur reagiert werden.Of course, knowing the state of the culture, it is possible to respond to undesirable conditions or developments of the particular culture by adapting the fermentation conditions accordingly.

[0028] Der hydrogenotrophe methanogene Mikroorganismus ist gemäß vorliegender Erfindung nicht speziell eingeschränkt, solange er in der Lage ist, Kohlendioxid zu Methan zu reduzieren. Vorzugsweise ist der methanogene Mikroorganismus gemäß vorliegender Erfindung jedoch ein methanogenes Bakterium und noch bevorzugter eine methanogene Archaee, wie z.B. Me-thanobacterium alcaliphilum, Methanobacterium bryantii, Methanobacterium congolense, Me-thanobacterium defluvii, Methanobacterium espanolae, Methanobacterium formicicum, Methanobacterium ivanovii, Methanobacterium palustre, Methanobacterium thermaggregans, Methanobacterium uliginosum, Methanobrevibacter acididurans, Methanobrevibacter arbor iphilicus, Methanobrevibacter gottschalkii, Methanobrevibacter olleyae, Methanobrevibacter ruminantium, Methanobrevibacter smithii, Methanobrevibacter woesei, Methanobrevibacter wolinii, Methanothermobacter marburgensis, Methanothermobacter thermoautotrophicus, Methanobacterium thermoautotrophicus, Methanothermobacter thermoflexus, Methanothermobacter thermophilics, Methanothermobacter wolfeii, Methanothermus sociabilis, Methanocorpus-culum bavaricum, Methanocorpusculum parvum, Methanoculleus chikuoensis, Methanoculleus submarinus, Methanogenium frigidum, Methanogenium liminatans, Methanogenium marinum, Methanosarcina acetivorans, Methanosarcina barken, Methanosarcina mazei, Methanosarcina thermophila, Methanomicrobium mobile, Methanocaldococcus jannaschii, Methanococcus aeoli-cus, Methanococcus maripaludis, Methanococcus vannielii, Methanococcus voltaei, Me-thanothermococcus thermolithotrophicus und Methanopyrus kandleri. Besonders bevorzugt sind methanogene Archaeen der Spezies Methanosarcinia barkeri, Methanothermobacter marburgensis, Methanobacterium thermoautotrophicus, Methanocaldococcus jannaschii, Methanothermobacter thermoautotrophicus, Methanococcus maripaludis, die jeweils einzeln oder als Gemisch mehrerer davon einsetzbar sind. Insbesondere gehört die methanogene Archaee der Spezies Methanothermobacter marburgensis an, wie z.B. der unter DSM 2133 bei der Deutschen Stammsammlung für Mikroorganismen und Zellkulturen (DSMZ, Braunschweig, Deutschland) hinterlegte Stamm, der den Ausgangspunkt für die Forschungen der Erfinder darstellte.The hydrogenotrophic methanogenic microorganism according to the present invention is not particularly limited as long as it is capable of reducing carbon dioxide to methane. Preferably, however, the methanogenic microorganism of the present invention is a methanogenic bacterium, and more preferably a methanogenic archaee, e.g. Methanobacterium alcaliphilum, bryantii Methanobacterium, congolense Methanobacterium, defluvii Methanobacterium, espanolae Methanobacterium, Methanobacterium formicicum, Methanobacterium ivanovii, Methanobacterium palustre, uliginosum Methanobacterium thermaggregans, Methanobacterium, Methanobrevibacter acididurans, Methanobrevibacter arbor iphilicus, Methanobrevibacter gottschalkii, olleyae Methanobrevibacter, Methanobrevibacter ruminantium, Methanobrevibacter smithii, woesei Methanobrevibacter, Methanobrevibacter wolinii, marburgensis Methanothermobacter, Methanothermobacter thermoautotrophicus, Methanobacterium thermoautotrophicus, Methanothermobacter thermoflexus, Methanothermobacter thermophilics, Methanothermobacter wolfeii, bavaricum Methanothermus sociabilis, Methanocorpusculum, Methanocorpusculum parvum, Methanoculleus chikuoensis, Methanoculleus submarinus, frigidum Methanogenium, Methanogenium liminatans, Methanogenium marinum, Methanosarcina acetivorans, Methanosarcina Methanosarcina mazei, Methanosarcina thermophila, Methanomicrobium mobile, Methanocaldococcus jannaschii, Methanococcus aeoli-cus, Methanococcus maripaludis, Methanococcus vannielii, Methanococcus voltaei, Me-thanothermococcus thermolithotrophicus and Methanopyrus kandleri. Particular preference is given to methanogenic archaea of the species Methanosarcinia barkeri, Methanothermobacter marburgensis, Methanobacterium thermoautotrophicus, Methanocaldococcus jannaschii, Methanothermobacter thermoautotrophicus, Methanococcus maripaludis, which can each be used individually or as a mixture of several thereof. In particular, the methanogenic archae of the species Methanothermobacter marburgensis, e.g. the strain deposited under DSM 2133 in the German strain collection for microorganisms and cell cultures (DSMZ, Braunschweig, Germany), which represented the starting point for the researches of the inventors.

[0029] Archaeen sind sowohl aufgrund des einfachen Aufbaus ihrer Zellstruktur als auch wegen des Umstands, dass es sich bei einem Großteil um Extremophile handelt, die unter extremen Bedingungen lebensfähig sind, und der daraus resultierenden Stabilität und vergleichsweise einfachen Handhabung der Kulturen sowie der Vorhersagbarkeit ihres Stoffwechsels und Reproduzierbarkeit der Fermentationen besonders bevorzugt.Archaea are both due to the simple structure of their cell structure as well as the fact that it is a large part to extremophiles that are viable under extreme conditions, and the resulting stability and comparatively easy handling of the cultures and the predictability of their Metabolism and reproducibility of the fermentations are particularly preferred.

[0030] Unter Verwendung des oben beschriebenen Methanothermobacter marburgensis-Stamms als Modellorganismus sind die Erfinder zu den folgenden Ergebnissen gelangt.Using the above-described Methanothermobacter marburgensis strain as a model organism, the inventors have come to the following results.

[0031] In Bezug auf die Lebensfähigkeit wurde für diesen speziellen Organismus in Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens festgestellt, dass Asparaginsäure nicht Teil seines spezifischen Sekretionsmusters ist. Zur Bestimmung des Status einer Kultur dieses Mikroorganismus wird nun in Schritt b) die Konzentration von Asparaginsäure bestimmt, wobei durch eine Konzentration > 0 zumindest eingeschränkte Lebensfähigkeit der Kultur angezeigt wird. Dies beruht auf der Feststellung, dass, sobald in einer solchen Kultur Asparaginsäure vorgefunden wird, Zelllyse in mehr oder weniger starkem Ausmaß eingesetzt haben muss. In Kenntnis dieses Umstands können nun die übrigen Parameter der Fermentation, wie z.B. Nähstoffzufuhr im Medium, Verdünnung etc., entsprechend angepasst werden, um dem Absterben der Zellen entgegenzuwirken.In terms of viability, it has been found for this particular organism in step of the method of the invention that aspartic acid is not part of its specific secretory pattern. In order to determine the status of a culture of this microorganism, the concentration of aspartic acid is now determined in step b), whereby at least a limited viability of the culture is indicated by a concentration> 0. This is based on the finding that as soon as aspartic acid is found in such a culture, cell lysis must have been used to a greater or lesser extent. With this in mind, the remaining parameters of the fermentation, e.g. Nutrient supply in the medium, dilution, etc., be adjusted accordingly to counteract the death of the cells.

[0032] Wird in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung dieses Stamms von Methanothermobacter marburgensis zusätzlich der Gesamtproteingehalt bestimmt, wird durch einen Gesamtproteingehalt > 0,5 pg/ml eingeschränkte Lebensfähigkeit und durch einen Gesamtproteingehalt > 2,0 pg/ml eine sterbende Kultur angezeigt, da die Erfinder diese spezifischen Schwellenwerte in Schritt a) des Verfahrens der Erfindung festgestellt haben. Eine solch exakte Bestimmung des Kulturstatus in Bezug auf die Lebensfähigkeit anhand des Gesamtproteingehalts war nach dem Stand der Technik bisher unmöglich.In a preferred embodiment of the method according to the invention using this strain of Methanothermobacter marburgensis additionally determines the total protein content, by a total protein content> 0.5 pg / ml limited viability and by a total protein content> 2.0 pg / ml a dying culture because the inventors have determined these specific thresholds in step a) of the method of the invention. Such an exact determination of the culture status in terms of viability based on the total protein content was previously impossible according to the prior art.

[0033] In anderen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird hingegen erneut festgestellt, ob die Methanproduktion durch den Gasaustausch der Kultur mit der Umgebung limitiert, d.h. "gaslimitiert", oder durch die Zufuhr von Nährstoffen im flüssigen Medium limitiert, d.h. "flüssigkeitslimitiert", ist. Hierzu werden in einer Ausführungsform der Gesamtproteingehalt und der Anteil an Alanin daran bestimmt, da bei der Bestimmung des spezifischen Sekretionsmusters dieses Stamms von Methanothermobacter marburgensis in Schritt a) festgestellt wurde, dass Alanin - wie auch Glutaminsäure und Glycin - vom Mikroorganismus auch in uneingeschränkt lebensfähigem Zustand sekretiert werden und somit Teil dieses Musters sind. Darüber hinaus wurde in Schritt a) ein Schwellenwert für den Anteil von Alanin am Gesamtproteingehalt beim Übergang von gaslimitierter zu flüssigkeitslimitiertes Methanproduktion von 0,5 ermittelt.In other preferred embodiments of the invention, however, it is again determined whether the methane production is limited by the gas exchange of the culture with the environment, i. E. "gas limited", or limited by the supply of nutrients in the liquid medium, i. "liquid limited" is. For this purpose, in one embodiment, the total protein content and the alanine content are determined therefrom, as in the determination of the specific secretion pattern of this strain of Methanothermobacter marburgensis in step a) it was found that alanine - as well as glutamic acid and glycine - are also in a fully viable state by the microorganism are secreted and thus part of this pattern. In addition, in step a) a threshold for the proportion of alanine in the total protein content in the transition from gas-limited to liquid-limited methane production of 0.5 was determined.

[0034] Somit wird durch einen in Schritt c) gemessenen gravimetrischen Alanin-Anteil < 0,5 eine gaslimitierte Methanproduktion und durch einen Alanin-Anteil > 0,5 eine flüssigkeitslimitierte Methanproduktion angezeigt. Diese Ausführungsform beruht auf der überraschenden Entdeckung der Erfinder, dass bei einem flüssigkeitslimitierten Methanisierungsprozess der Mikroorganismus vorwiegend die Aminosäure Alanin produziert. Sobald der Prozess gaslimitiert wird, d.h. die mit dem Medium zugeführten Nährstoffe nicht vollständig aufgebraucht werden können, sinkt der Anteil an Alanin am Gesamtproteingehalt hingegen unter 50 % ab.Thus, by a measured in step c) gravimetric alanine content <0.5, a gas-limited methane production and by an alanine content> 0.5, a liquid-limited methane production indicated. This embodiment is based on the surprising discovery of the inventors that in a liquid-limited methanation process, the microorganism produces predominantly the amino acid alanine. Once the process is gas limited, i. On the other hand, if the nutrients supplied with the medium can not be completely used up, the proportion of alanine in the total protein content drops below 50%.

[0035] Alternativ oder zusätzlich dazu werden in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Schritt c) der Gesamtproteingehalt und der Anteil an Glutaminsäure daran bestimmt, wobei durch einen Glutaminsäure-Anteil > 0,5 eine gaslimitierte Methanproduktion und durch einen Glutaminsäure-Anteil < 0,5 eine flüssigkeitslimitierte Methanproduktion angezeigt wird. Die Erfinder haben nämlich ebenso überraschenderweise herausgefunden, dass die Verhältnisse bei Glutaminsäure genau umgekehrt zu Alanin liegen: Solange dem Mikroorganismus mit dem Medium ausreichend Nährstoffe zur Verfügung gestellt werden, d.h. solange ein gaslimitierter Prozess abläuft, wird vorwiegend Glutaminsäure produziert. Werden hingegen Nährstoffe knapp und wird der Prozess dadurch flüssigkeitslimitiert, sinkt der Anteil von Glutaminsäure am Gesamtproteingehalt auf unter 50 % ab.Alternatively or additionally, in one embodiment of the present invention in step c) the total protein content and the proportion of glutamic acid are determined there, wherein by a glutamic acid content> 0.5 a gas-limited methane production and by a glutamic acid fraction <0, 5 a liquid-limited methane production is displayed. It is also surprising that the inventors have found that the ratios of glutamic acid are exactly the opposite of alanine: as long as sufficient nutrients are provided to the microorganism with the medium, i. As long as a gas-limited process takes place, mainly glutamic acid is produced. If, on the other hand, nutrients become scarce and the process is therefore limited to liquids, the proportion of glutamic acid in the total protein content drops below 50%.

[0036] Die Konzentrationen bzw. Anteile anderer Aminosäuren am Gesamtproteingehalt erlauben solche Aussagen bezüglich des Kulturstatus nicht, wie dies durch die späteren Beispiele belegt wird, zumal im uneingeschränkt lebensfähigen Zustand lediglich eine dritte Aminosäure, nämlich Glycin, in das Medium sekretiert wird, deren Menge sich beim Übergang von gas- zum flüssigkeitslimitierten Zustand nicht signifikant ändert.The concentrations or proportions of other amino acids in the total protein content do not allow such statements regarding the culture status, as evidenced by the later examples, especially since in the fully viable state only a third amino acid, namely glycine, is secreted into the medium, the amount thereof does not change significantly at the transition from gas to liquid-limited state.

[0037] In einer besonders bevorzugten Variante der letzteren Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung unter Verwendung des obigen Methanothermobacter marburgensiss-Stamms wird in Schritt c) zusätzlich zum Anteil an Glutaminsäure die Methanbildungsrate bestimmt und auf die Menge an zugeführter Biomasse bezogen, um die spezifische Methanproduktionsrate qCH4 zu berechnen, die in der Folge mit dem Anteil an Glutaminsäure am Gesamtproteingehalt korreliert wird, wodurch ein Übergangszustand zwischen gaslimiterter und flüssigkeitslimitierter Methanproduktion detektierbar wird.In a particularly preferred variant of the latter embodiment of the method of the invention using the above strain Methanothermobacter marburgensiss in step c) in addition to the proportion of glutamic acid, the methane formation rate is determined and based on the amount of biomass supplied to the specific methane production rate qCH4 which is subsequently correlated with the proportion of glutamic acid in the total protein content, whereby a transitional state between gas-limited and liquid-limited methane production becomes detectable.

[0038] In Kenntnis, ob die Methanisierungsreaktion zum Zeitpunkt der Messung gas- oder flüssigkeitslimitiert ist, können die Feedströme wiederum entsprechend nachgeregelt werden, um für optimale Reaktionsbedingungen zu sorgen.In knowledge, whether the methanation reaction at the time of measurement gas or liquid is limited, the feed streams can in turn be readjusted accordingly to provide optimum reaction conditions.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0039] Die vorliegende Erfindung wird in der Folge anhand von konkreten Beispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben, die Folgendes darstellen.The present invention will be further described hereinafter by way of concrete examples with reference to the accompanying drawings, which show the following.

[0040] Fig. 1 zeigt das in Beispiel 1 bestimmte spezifische Expressionsmuster des in den Beispielen eingesetzten Mikroorganismus.Fig. 1 shows the specific expression pattern determined in Example 1 of the microorganism used in the examples.

[0041] Fig. 2 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Anteil an Asparaginsäure und dem Gesamtproteingehalt sowie die daraus ableitbaren Informationen bezüglich der Lebensfähigkeit der Kultur gemäß Beispiel 2 der Erfindung.Fig. 2 shows the relationship between the proportion of aspartic acid and the total protein content and the derivable information on the viability of the culture according to Example 2 of the invention.

[0042] Fig. 3 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Anteil an Asparaginsäure und dem Gesamtproteingehalt sowie die Nichtableitbarkeit von Informationen bezüglich des Prozessstatus gemäß Vergleichsbeispiel 1.FIG. 3 shows the relationship between the proportion of aspartic acid and the total protein content as well as the non-derivability of information regarding the process status according to Comparative Example 1.

[0043] Fig. 4 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Anteil an Glutaminsäure und dem Gesamtproteingehalt sowie die daraus ableitbaren Informationen bezüglich des Prozessstatus gemäß Beispiel 3 der Erfindung.Fig. 4 shows the relationship between the proportion of glutamic acid and the total protein content and the information derived therefrom with respect to the process status according to Example 3 of the invention.

[0044] Fig. 5 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Anteil an Alanin und dem Ge samtproteingehalt sowie die daraus ableitbaren Informationen bezüglich des Prozessstatus gemäß Beispiel 4 der Erfindung.5 shows the relationship between the proportion of alanine and the total protein content as well as the information derivable therefrom with respect to the process status according to Example 4 of the invention.

[0045] Fig. 6 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Anteil an Glycin und dem Ge samtproteingehalt sowie die Nichtableitbarkeit von Informationen bezüglich des Prozessstatus gemäß Vergleichsbeispiel 2.6 shows the relationship between the proportion of glycine and the total protein content as well as the non-derivability of information regarding the process status according to Comparative Example 2.

[0046] Fig. 7 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Anteil an Asparagin und demFig. 7 shows the relationship between the proportion of asparagine and the

Gesamtproteingehalt sowie die Nichtableitbarkeit von Informationen bezüglich des Prozessstatus gemäß Vergleichsbeispiel 3.Total protein content and the undetrability of information regarding the process status according to Comparative Example 3.

[0047] Fig. 8 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Anteil an Glutaminsäure und der volumetrischen Produktivität sowie die Nichtableitbarkeit von Informationen bezüglich des Prozessstatus gemäß Vergleichsbeispiel 4.Fig. 8 shows the relationship between the content of glutamic acid and the volumetric productivity and the undetectability of information regarding the process status according to Comparative Example 4.

[0048] Fig. 9 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Anteil an Glutaminsäure und der spezifischen Methanproduktionsrate sowie die daraus ableitbaren Informationen bezüglich des Prozessstatus gemäß Beispiel 5 der Erfindung.Fig. 9 shows the relationship between the proportion of glutamic acid and the specific methane production rate and the information derived therefrom with respect to the process status according to Example 5 of the invention.

BEISPIELEEXAMPLES

[0049] Der in allen Modellversuchen eingesetzte Mikroorganismus war der bei der Deutschen Stammsammlung für Mikroorganismen und Zellkulturen (DSMZ, Braunschweig, Deutschland) hinterlegte Stamm Methanothermobacter marburgensis DSM 2133 und somit eine hydrogenot-rophe, thermophile, methanogene Archaee. Die Kultivierung erfolgte in einem 10-i-Biostat-C+-Laborreaktor (Sartorius Stedim Biotech AG, Göttingen, Deutschland) mit den in früheren Publikationen der Arbeitsgruppe der Erfinder beschriebenen Parametern (A. H. Seifert, S. Rittmann, S. Bernacchi, C. Herwig, "Process efficiency Simulation for key process parameters in biological methanogenesis", AIMS Bioeng. 1(1), 53-71 (2014); S. Rittmann, A. H. Seifert, C. Herwig, "Quantitative analysis of media dilution rate effects on Methanobacter marburgensis grown in continuous culture on H2 and C02", Biomass Bioenergy 36, 293-301 (2012); S. Bernacchi, S. Rittmann, A. H. Seifert, A. Krajete, C. Herwig, "Experimental methods for screening parameters influencing the growth to product yield (Y(x/CH4)) of a biological methane production (BMP) process performed with Methanobacter marburgensis", AIMS Bioeng. 1(2), 72-86 (2014)).The microorganism used in all model experiments was deposited in the German strain collection for microorganisms and cell cultures (DSMZ, Braunschweig, Germany) strain Methanothermobacter marburgensis DSM 2133 and thus a hydrogenot-rophe, thermophilic, methanogenic Archaee. The cultivation was carried out in a 10-i Biostat C + laboratory reactor (Sartorius Stedim Biotech AG, Göttingen, Germany) with the parameters described in earlier publications of the group of inventors (AH Seifert, S. Rittmann, S. Bernacchi, C. Herwig , "Process efficiency simulation for key process parameters in biological methanogenesis", AIMS Bioeng. 1 (1), 53-71 (2014), S. Rittmann, AH Seifert, C. Herwig, "Quantitative analysis of media dilution rate effects on Methanobacter marburgensis grown in continuous culture on H2 and C02 ", Biomass Bioenergy 36, 293-301 (2012), S. Bernacchi, S. Rittmann, AH Seifert, A. Krajete, C. Herwig," Experimental methods for screening parameters influencing the growth to product yield (Y (x / CH4)) of a biological methane production (BMP) process performed with Methanobacter marburgensis ", AIMS Bioeng. 1 (2), 72-86 (2014)).

[0050] Der 10-l-Bioreaktor wurde gravimetrisch gesteuert und die Ernte innerhalb des Reaktionsgefäßes gesammelt. Alle Versuche wurden bei einem Druck von 2 bar durchgeführt. Die Verdünnungsrate des Ausgangsmediums wurde mittels eines gravimetrischen Durchflussreglers auf einen konstanten Wert von 0,05 h'1 geregelt - mit Ausnahme der gezielten Erzeugung von eingeschränkter Lebensfähigkeit und Nicht- Lebensfähigkeit der Zellen, zu welchem Zweck die Verdünnungsrate auf 0,01 bzw. 0,00 h"1 eingestellt wurde. Die Gaszufuhr wurde auf 0,5 Volumina pro Reaktionsvolumen pro Minute (l/l.min) mit einem Verhältnis H2/C02 von 4:1 eingestellt. Die Kultur wurde mit 1.500 U/min gerührt, ein pH von 7 und eine Temperatur von 65 °C wurden eingestellt, und das Reaktionsvolumen wurde mit 5 I konstant gehalten (sofern nichts anderes angegeben ist).The 10-L bioreactor was gravimetrically controlled and the harvest collected within the reaction vessel. All experiments were carried out at a pressure of 2 bar. The dilution rate of the starting medium was controlled by a gravimetric flow controller to a constant value of 0.05 h'1, with the exception of the targeted production of impaired viability and non-viability of the cells, for which purpose the dilution rate was 0.01 or 0, The feed of gas was adjusted to 0.5 volumes per reaction volume per minute (l / l.min) with a ratio H 2 / CO 2 of 4: 1. The culture was stirred at 1500 rpm, a pH of 7 and a temperature of 65 ° C were set, and the reaction volume was kept constant at 5 ℓ (unless otherwise specified).

[0051] Die Spurenelemente wurden bei 6x konstant gehalten und waren daher, wie aus der Literatur bekannt, für die Wachstumsrate nicht limitierend. Der einzige Unterschied zu den literaturbekannten Bedingungen bestand im Austausch der Base gegen eine 1,5 M NH3-Lö-sung, die sowohl zum Einstellen des pH als auch als Stickstoffquelle diente. Das Ausgangsmedium enthielt daher weiters KH2PQ4, NaCI und Spurenelemente in bekannter Zusammenset- zung. Die Prozesssteuerung erfolgte unter Verwendung der Software Lucullus (erhältlich von Securecell, Schlieren, Schweiz).The trace elements were kept constant at 6x and therefore, as known from the literature, were not limiting for the growth rate. The only difference with the conditions known from the literature was the exchange of the base for a 1.5 M NH 3 solution, which was used both for adjusting the pH and as a nitrogen source. The starting medium therefore further contained KH2PQ4, NaCl and trace elements in a known composition. The process control was carried out using the software Lucullus (available from Securecell, Schlieren, Switzerland).

[0052] Die Bestimmung des spezifischen Sekretionsmusters und der Aminosäure-Konzentrationen im Kultumedium erfolge mittels HPLC-Analyse (Thermo Ultimate 3000 mit einer Eclipse Plus C18-Säule und einem Agilent 1200-Fluoreszenzdetektor, alles erhältlich von Agilent Technologies, Santa Clara, USA). Die Bestimmung des Gesamtproteingehalts erfolgte hingegen mittels des Multi-plate-Readers Infinite M200 Pro (Tecan, Männedorf, Schweiz) mit 96-Wells-Microplates (Greiner Bio-one, Frickenhausen, Deutschland) und Bradford-Reagens von Sigma Aldrich sowie einer mittels Rinderserumalbumin (Carl Roth, Karlsruhe, Deutschland) erstellten Kalibrierkurve.The determination of the specific secretion pattern and the amino acid concentrations in the culture medium by means of HPLC analysis (Thermo Ultimate 3000 with an Eclipse Plus C18 column and an Agilent 1200 fluorescence detector, all available from Agilent Technologies, Santa Clara, USA). The total protein content was determined by means of the multi-plate reader Infinite M200 Pro (Tecan, Männedorf, Switzerland) with 96-well microplates (Greiner Bio-one, Frickenhausen, Germany) and Bradford reagent from Sigma Aldrich and one using bovine serum albumin (Carl Roth, Karlsruhe, Germany) created calibration curve.

[0053] BEISPIEL 1 - Bestimmung des spezifischen Sekretionsmusters gemäß Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens [0054] Methanothermobacter marburgensis DSM 2133 wurde bis zum stationären Zustand kultiviert, wonach Proben gezogen und mittels HPLC analysiert wurden. Das Ergebnis einer Dreifachbestimmung ist in Fig. 1 dargestellt, aus der hervorgeht, dass dieser Mikroorganismus im uneingeschränkt lebensfähigen Zustand vier verschiedene Aminosäuren in das Kulturmedium sekretiert, nämlich (in abnehmenden Mengen) Alanin, Glutaminsäure, Glycin sowie Spuren von Asparagin.EXAMPLE 1 - Determination of the specific secretory pattern according to step a) of the method according to the invention. Methanothermobacter marburgensis DSM 2133 was cultured until stationary, after which samples were taken and analyzed by HPLC. The result of a triplicate determination is shown in Fig. 1, which shows that this microorganism, in the fully viable state, secretes four different amino acids into the culture medium, namely (in decreasing amounts) alanine, glutamic acid, glycine and traces of asparagine.

[0055] Solange keine anderen Aminosäuren im Kulturmedium vorgefunden werden, ist eine solche Kultur daher als uneingeschränkt lebensfähig anzusehen.As long as no other amino acids are found in the culture medium, such a culture is therefore considered to be fully viable.

[0056] BEISPIEL 2 - Bestimmung von Asparaginsäure gemäß Schritt b) sowie des Gesamtproteingehalts gemäß Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens [0057] Als illustratives Beispiel für eine Aminosäure, die nicht Teil des spezifischen Sekretionsmusters dieses Mikroorganusmus ist, wurden in Schritt b) des Verfahrens der Erfindung Bestimmungen von Asparaginsäure vorgenommen, und zwar im uneingeschränkt lebensfähigen Zustand (Verdünnungsrate 0,05 h"1), im eingeschränkt lebensfähigen Zustand (Verdünnungsrate 0,01 h"1) und im sterbenden Zustand (Verdünnungsrate 0,00 h"1) der Kultur. Parallel dazu wurde als Schritt c) des Verfahrens in allen Fällen auch der Gesamtproteingehalt bestimmt.Example 2 - Determination of aspartic acid according to step b) and the total protein content according to step c) of the method according to the invention As an illustrative example of an amino acid which is not part of the specific secretion pattern of this microorganism, in step b) of the method In the fully viable state (dilution rate 0.05 h "1), in the restricted viable state (dilution rate 0.01 h" 1) and in the dying state (dilution rate 0.00 h "1) of aspartic acid Culture In parallel, step c) of the method was used to determine the total protein content in all cases.

[0058] Die Ergebnisse sind in Fig. 2 dargestellt, worin der gravimetrische Anteil an Asparaginsäure am Gesamtproteingehalt über dem Gesamtproteingehalt aufgetragen ist.The results are shown in Fig. 2, wherein the gravimetric fraction of aspartic acid is plotted on the total protein content over the total protein content.

[0059] Erwartungsgemäß wurde im uneingeschränkt lebensfähigen Zustand keine Asparaginsäure in das Medium sekretiert. Sobald die Lebensfähigkeit Kultur abnahm, wurde hingegen eine variierende Menge an Asparaginsäure im Medium gefunden, aus der allerdings keine Rückschlüsse auf den genauen Zustand der Kultur (eingeschränkt lebensfähig oder sterbend) gezogen werden konnten. Allerdings konnten aus dem Gesamtproteingehalt Schwellenwerte für die Lebensfähigkeit bestimmt werden, und zwar ein Schwellenwert von etwa 0,5 pg/ml für den Übergang von uneingeschränkter zu eingeschränkter Lebensfähigkeit und ein Schwellenwert von etwa 2,0 pg/ml für den Übergang von eingeschränkter Lebensfähigkeit zu einer sterbenden Kultur.As expected, no aspartic acid was secreted into the medium in the fully viable state. On the other hand, once the viability of culture decreased, a varying amount of aspartic acid was found in the medium, but no conclusions could be drawn about the exact state of the culture (viable or dying). However, viability thresholds could be determined from the total protein content, a threshold of about 0.5 pg / ml for the transition from unrestricted to impaired viability and a threshold of about 2.0 pg / ml for the transition to impaired viability a dying culture.

[0060] Somit kann gemäß vorliegender Erfindung eine eingeschränkte Lebensfähigkeit einer Kultur dieses Mikroorganismus mittels Nachweis der Gegenwart von Asparaginsäure im Kulturmedium festgestellt und das Ausmaß der Einschränkung anhand des Gesamtproteingehalts abgeschätzt werden.Thus, according to the present invention, impaired viability of a culture of this microorganism can be detected by detecting the presence of aspartic acid in the culture medium and estimating the extent of the restriction by the total protein content.

[0061] VERGLEICHSBEISPIEL 1 - Korrelation des Asparaginsäureanteils mit gaslimitiertem oder flüssigkeitslimitiertem Zustand der Kultur.COMPARATIVE EXAMPLE 1 - Correlation of aspartic acid portion with gas-limited or liquid-limited state of culture.

[0062] Durch Variation des Verhältnisses zwischen den Feedströmen von Nährstoffmedium und Gaszufuhr wurde jeweils ein gas- und ein flüssigkeitslimiterter Zustand der uneingeschränkt lebensfähigen Kultur herbeigeführt und erneut die Asparaginsäurekonzentration sowie der Gesamtproteingehalt bestimmt. Die Ergebnisse sind in Fig. 3 dargestellt. Die Menge an Asparaginsäure war erwartungsgemäß durchwegs null, während der Gesamtproteingehalt stark schwankte und daher keine Aussagen bezüglich des Zustands der Kultur zuließ.By varying the ratio between the feed streams of nutrient medium and gas supply, in each case a gas- and a liquid-limited state of the unrestricted viable culture was brought about and again the aspartic acid concentration and the total protein content were determined. The results are shown in FIG. As expected, the amount of aspartic acid was zero, while the total protein content varied widely and therefore did not allow statements about the state of the culture.

[0063] BEISPIEL 3 - Bestimmung von Glutaminsäure gemäß Schritt b) sowie des Gesamtproteingehalts gemäß Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens [0064] Vergleichsbeispiel 1 wurde wiederholt, wobei allerdings anstatt Asparaginsäure, die nicht Teil des spezifischen Sekretionsmusters ist, Glutaminsäure bestimmt wurde, die vom Mikroorganismus im uneingeschränkt lebensfähigen Zustand sekretiert wird. Die Ergebnisse sind in Fig. 4 dargestellt.Example 3 - Determination of glutamic acid according to step b) and the total protein content according to step c) of the method according to the invention Comparative Example 1 was repeated, but instead of aspartic acid, which is not part of the specific secretion pattern, glutamic acid was determined by the Microorganism is secreted in an unrestrictedly viable state. The results are shown in FIG.

[0065] Man erkennt, dass der Mikroorganismus im gaslimiterten Zustand vor allem Glutaminsäure sekretiert, wie dies aus dem Anteil von Glutaminsäure am Gesamtproteingehalt von nahezu 1 hervorgeht. Im flüssigkeitslimitierten Zustand wird hingegen wenig Glutaminsäure sekretiert, was aus einem Anteil am Gesamtproteingehalt unter 0,2 geschlossen werden kann. Somit kann für Kulturen dieses Mikroorganismus ein Schwellenwert für den Anteil von Glutaminsäure am Gesamtproteingehalt von etwa 0,5 festgelegt werden und Letzterer als Indikator für den Zustand der Kultur, d.h. gaslimitiert oder flüssigkeitslimitiert, herangezogen werden: Liegt der Anteil an Glutaminsäure am Gesamtproteingehalt über 0,5, befindet sich die Kultur im gaslimitierten Zustand, liegt er darunter, befindet sie sich im flüssigkeitslimitierten Zustand.It can be seen that the microorganism secretes glutamic acid in the gas-limited state, as can be seen from the proportion of glutamic acid in the total protein content of nearly 1. In the liquid-limited state, however, little glutamic acid is secreted, which can be concluded from a proportion of the total protein content below 0.2. Thus, for cultures of this microorganism, a threshold for the proportion of glutamic acid in the total protein content of about 0.5 can be established and the latter used as an indicator of the state of the culture, i. If the proportion of glutamic acid in the total protein content is greater than 0.5, the culture is in the gas-limited state; if it is below that, it is in the state limited to the liquid.

[0066] BEISPIEL 4 - Bestimmung von Alanin gemäß Schritt b) sowie des Gesamtproteingehalts gemäß Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens.Example 4 - Determination of alanine according to step b) and the total protein content according to step c) of the method according to the invention.

[0067] Beispiel 3 wurde wiederholt, wobei allerdings anstatt Glutaminsäure nun Alanin bestimmt wurde, die ebenfalls vom Mikroorganismus im uneingeschränkt lebensfähigen Zustand sekretiert wird. Die Ergebnisse sind in Fig. 5 dargestellt.Example 3 was repeated, but alanine was now determined instead of glutamic acid, which is also secreted by the microorganism in the fully viable state. The results are shown in FIG.

[0068] Hier liegen die Verhältnisse fast genau umgekehrt als bei Glutaminsäure: Im gaslimiterten Zustand sekretiert der Mikroorganismus nahezu kein Alanin, im flüssigkeitslimiterten Zustand hingegen vorwiegend Alanin, was aus Anteilen am Gesamtproteingehalt zwischen 0,7 und 0,95 geschlossen werden kann. Bei steigendem Gesamtproteingehalt nimmt allerdings die Alanin-Sekretion im flüssigkeitslimiterten Zustand ab und im gaslimiterten Zustand leicht zu. Somit kann für Kulturen dieses Mikroorganismus erneut ein Schwellenwert für den Anteil von Alanin am Gesamtproteingehalt von beispielsweise etwa 0,5 festgelegt werden und Letzterer als Indikator für den Zustand der Kultur, d.h. gaslimitiert oder flüssigkeitslimitiert, herangezogen werden: Liegt der Anteil an Alanin am Gesamtproteingehalt unter 0,5, befindet sich die Kultur im gaslimitierten Zustand, liegt er darüber, befindet sie sich im flüssigkeitslimitierten Zustand.In the gas-limited state, the microorganism secretes almost no alanine, in the liquid-limited state, however, predominantly alanine, which can be concluded from proportions of the total protein content between 0.7 and 0.95. However, as the total protein content increases, alanine secretion decreases in the liquid-limited state and increases slightly in the gas-limited state. Thus, for cultures of this microorganism, a threshold for the alanine content in the total protein content of, for example, about 0.5 may be re-established and the latter used as an indicator of the state of the culture, i. If the proportion of alanine in the total protein content is less than 0.5, the culture is in the gas-limited state; if it is above it, it is in the liquid-limited state.

[0069] VERGLEICHSBEISPIEL 2 - Korrelation des Glycinanteils mit gaslimitiertem oder flüssigkeitslimitiertem Zustand der Kultur [0070] Zur Überprüfung der Verhältnisse im Falle von Glycin, der dritten Aminosäure, von der der Mikroorganismus im uneingeschränkt lebensfähigen Zustand nennenswerte Mengen in das Medium sekretiert, wurden die Beispiele 3 und 4 unter Bestimmung von Glycin wiederholt. Die Ergebnisse sind in Fig. 6 dargestellt.COMPARATIVE EXAMPLE 2 - Correlation of glycine content with gas-limited or liquid-limited state of the culture To verify the ratios in the case of glycine, the third amino acid from which the microorganism in the fully viable state secretes appreciable amounts into the medium, the examples 3 and 4 repeated to determine glycine. The results are shown in FIG.

[0071] Man erkennt, dass auf Basis von Glycin keine eindeutigen Rückschlüsse auf den Kulturstatus gezogen werden können, da die Mengen relativ stark variieren. Zwar sind bei steigendem Gesamtproteingehalt wiederum Tendenzen hin zu verstärkter Glycinsekretion im flüssigkeitslimitierten Zustand bzw. kaum noch erfolgender Sekretion im gaslimitierten Zustand erkennbar. Angesichts der zuvor festgestellten beginnenden Abnahme der Lebensfähigkeit der Kultur bei einem Gesamtproteingehalt von etwa 0,5 pg/ml ist der Glycinanteil dennoch nicht für zuverlässige Rückschlüsse verwertbar.It can be seen that on the basis of glycine no clear conclusions can be drawn on the culture status, since the amounts vary relatively widely. Although, with increasing total protein content, tendencies towards increased glycine secretion in the liquid-limited state or scarcely any secretion in the gas-limited state are again discernable. However, given the onset of decline in viability of the culture at a total protein content of about 0.5 pg / ml, the glycine content is still not available for reliable conclusions.

[0072] VERGLEICHSBEISPIEL 3 - Korrelation des Asparaginanteils mit gaslimitiertem oder flüssigkeitslimitiertem Zustand der Kultur [0073] Ähnlich wie in Vergleichsbeispiel 2 liegen die Verhältnisse bei Asparagin, der vierten vom uneingeschränkt lebensfähigen Mikroorganismus in das Medium sekretierten Aminosäure, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist. Aufgrund der äußerst geringen sekretierten Mengen ist Asparagin für solche Korrelationen jedoch völlig ungeeignet.COMPARATIVE EXAMPLE 3 - Correlation of the asparagine portion with gas-limited or liquid-limited state of the culture Similar to Comparative Example 2, the proportions of asparagine, the fourth of the fully viable microorganism, are secreted into the medium as shown in FIG , However, asparagine is completely unsuitable for such correlations due to the extremely low levels secreted.

[0074] VERGLEICHSBEISPIEL 4 - Korrelation des Glutaminsäureanteils mit der volumetrischen Produktivität [0075] Zur Untersuchung, ob der Anteil an Glutaminsäure am Gesamtproteingehalt noch weitere Rückschlüsse zulässt, wurde dieser unter Wiederholung von Beispiel 3 mit der volumetrischen Produktivität oder spezifischen Methanbildungsrate MER (in mmol/l.h) verknüpft, d.h. der molaren Menge an Methan, die pro Liter Kultur und Stunde gebildet werden. Fig. 8 zeigt, dass sich mittels dieser Korrelation keine schlüssigen Aussagen treffen lassen.COMPARATIVE EXAMPLE 4 Correlation of glutamic acid content with volumetric productivity In order to examine whether the proportion of glutamic acid in the total protein content permits further conclusions, this was repeated with Example 3 with the volumetric productivity or specific methanation rate MER (in mmol / lh), ie the molar amount of methane formed per liter of culture and hour. FIG. 8 shows that no conclusive statements can be made by means of this correlation.

[0076] BEISPIEL 5 - Korrelation des Glutaminsäureanteils mit der spezifischen Methanproduktionsrate [0077] Anders liegen die Verhältnisse jedoch bei Verknüpfung des Glutaminsäureanteils am Gesamtproteingehalt mit der spezifischen Methanproduktionsrate qCH4, d.h. der molaren Menge an Methan, die von einem Gramm Biomasse pro Stunde produziert wird. Wie aus Fig. 9 zu erkennen, wird bei Auftrag des Glutaminsäureanteils über qcH4 ein Übergangszustand zwischen gaslimitiertem und flüssigkeitslimitiertem Zustand erkennbar, in dem praktisch keine Glutaminsäure in das Medium sekretiert wird.EXAMPLE 5 - Correlation of glutamic acid moiety with specific methane production rate However, the ratios are different when the glutamic acid moiety is linked to the total protein content with the specific methane production rate qCH4, i. E. the molar amount of methane produced by one gram of biomass per hour. As can be seen from FIG. 9, when the glutamic acid moiety is applied via qcH4, a transition state between the gas-limited and the liquid-limited state can be recognized, in which practically no glutamic acid is secreted into the medium.

[0078] Hierbei handelt es sich möglicherweise um den Optimalzustand für die Prozessentwicklung der Fermentation dieses Mikroorganismus, in dem sich Zellvermehrung und Methanproduktion die Waage halten, weswegen keine Aminosäure im Überschuss vorliegt und folglich auch keine Sekretion erfolgt.This is possibly the optimal state for the process development of the fermentation of this microorganism, in which the cell reproduction and methane production balance, so no amino acid is present in excess and therefore no secretion occurs.

[0079] In Summe ist jedenfalls klar erkennbar, dass die vorliegende Erfindung ein neues Verfahren zur Bestimmung des Zustands einer Kultur methanproduzierender Mikroorganismen bereitstellt, mittels dessen - nach anfänglicher Bestimmung des spezifischen Sekretionsmusters des jeweiligen Mikroorganismus - verschiedenste Zustände einer entsprechenden Kultur mit hoher Zuverlässigkeit bestimmt werden können, wozu im Verlauf des Fermentationsprozesses im einfachsten Fall lediglich die Bestimmung der Konzentration einer einzigen Aminosäure erforderlich ist.In sum, in any case, it can be clearly seen that the present invention provides a new method for determining the state of a culture of methane-producing microorganisms, by means of which - after the initial determination of the specific secretion pattern of the respective microorganism - a variety of states of a corresponding culture are determined with high reliability which, in the simplest case, only requires the determination of the concentration of a single amino acid during the fermentation process.

Claims (12)

Patentansprücheclaims 1. Verfahren zum Bestimmen des Status einer Mikrobenkultur durch Messen zumindest eines Kulturparameters, ausgewählt aus den Konzentrationen von Nährstoffen und Metaboliten, insbesondere Aminosäuren, im Kulturmedium und Gaspartialdrücken, sowie anschließendes Korrelieren der Messwerte des zumindest einen Kulturparameters mit dem Status der Kultur, dadurch gekennzeichnet, dass in einem mikrobiellen Methanisierungsprozess unter Verwendung eines hydrogenotrophen methanogenen Mikroorganismus a) vor dem Beginn des Methanisierungsprozesses das spezifische Aminosäuresekretionsmuster des jeweils eingesetzten Mikroorganismus bestimmt wird; b) während des Prozesses die Konzentration zumindest einer speziellen Aminosäure im Kulturmedium bestimmt wird; und c) optional zusätzlich der Gesamtproteingehalt im Kulturmedium und der Anteil der zumindest einen Aminosäure am Gesamtproteingehalt bestimmt werden; wonach d) die Konzentration oder, wenn Schritt c) durchgeführt wird, der Anteil der jeweiligen Aminosäure am Gesamtproteingehalt mit dem Status der Kultur korreliert wird, um so die Lebensfähigkeit der Kultur zu bestimmen und/oder festzustellen, ob die Methanbildungsrate durch den Gasaustausch der Kultur mit der Umgebung limitiert oder durch die flüssige Nährstoffzufuhr limitiert ist.1. A method for determining the status of a microbial culture by measuring at least one culture parameter selected from the concentrations of nutrients and metabolites, in particular amino acids, in the culture medium and gas partial pressures, and then correlating the measured values of the at least one culture parameter with the status of the culture, characterized that in a microbial methanation process using a hydrogenotrophic methanogenic microorganism a) before the start of the methanation process, the specific amino acid secretion pattern of the particular microorganism used is determined; b) during the process, the concentration of at least one specific amino acid in the culture medium is determined; and c) optionally additionally determining the total protein content in the culture medium and the proportion of the at least one amino acid in the total protein content; then d) the concentration or, when step c) is performed, the proportion of the respective amino acid in the total protein content is correlated with the status of the culture so as to determine the viability of the culture and / or determine whether the rate of methane formation by the gas exchange of the culture limited with the environment or limited by the liquid nutrient supply. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) die Konzentration einer Aminosäure bestimmt wird, von der in Schritt a) festgestellt wurde, dass sie nicht Teil des spezifischen Sekretionsmusters des Mikroorganismus ist, wobei eine Konzentration dieser Aminosäure > 0 einen Indikator für zumindest eingeschränkte Lebensfähigkeit des Mikroorganismus in der Kultur darstellt.2. The method according to claim 1, characterized in that in step b) the concentration of an amino acid is determined, which was determined in step a) that it is not part of the specific secretion pattern of the microorganism, wherein a concentration of this amino acid> 0 a Indicator of at least limited viability of the microorganism in the culture. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich in Schritt c) der Gesamtproteingehalt und/oder der Anteil der in Schritt b) bestimmten Aminosäure am Gesamtproteingehalt bestimmt werden, wobei ein Gesamtproteingehalt und/oder ein Anteil dieser Aminosäure am Gesamtproteingehalt unter einem jeweiligen, in Schritt a) bestimmten spezifischen Schwellenwert einen Indikator für eingeschränkte Lebensfähigkeit darstellt und ein Gesamtproteingehalt und/oder ein Anteil dieser Aminosäure am Gesamtproteingehalt über dem jeweiligen Schwellenwert einen Indikator für eine sterbende Kultur darstellt.3. The method according to claim 2, characterized in that additionally determined in step c) the total protein content and / or the proportion of determined in step b) amino acid in the total protein content, wherein a total protein content and / or a proportion of this amino acid in the total protein content under a respective , specific threshold determined in step a) is an indicator of impaired viability and a total protein content and / or a proportion of this amino acid in the total protein content above the respective threshold represents an indicator of a dying culture. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) die Konzentration einer Aminosäure bestimmt wird, von der in Schritt a) festgestellt wurde, dass sie Teil des spezifischen Sekretionsmusters des Mikroorganismus ist, und in Schritt c) der Gesamtproteingehalt im Kulturmedium und der Anteil der in Schritt b) bestimmten Aminosäure am Gesamtproteingehalt bestimmt werden, wobei der Anteil dieser Aminosäure am Gesamtproteingehalt, in Abhängigkeit davon, ob dieser Anteil unter oder über einem zuvor in Schritt a) bestimmten Schwellenwert liegt, einen Indikator für eine gaslimitierte o-der eine flüssigkeitslimitierte Methanproduktion darstellt.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that in step b) the concentration of an amino acid is determined, which was determined in step a) that it is part of the specific secretion pattern of the microorganism, and in step c) the total protein content in the culture medium and the proportion of the amino acid determined in step b) in the total protein content, the proportion of this amino acid in the total protein content, depending on whether this proportion is below or above a threshold previously determined in step a), an indicator of a gas-limited o-which represents a liquid-limited methane production. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als hydro-genotropher methanogener Mikroorganismus ein Stamm einer methanogenen Archaee eingesetzt wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a strain of a methanogenic Archaee is used as the hydro-genotropic methanogenic microorganism. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Mikroorganismus ein Stamm von Methanothermobacter marburgensis eingesetzt wird.6. The method according to claim 5, characterized in that a strain of Methanothermobacter marburgensis is used as the microorganism. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) die Konzentration zumindest einer Aminosäure, ausgewählt aus Alanin, Asparaginsäure und Glutaminsäure, im Kulturmedium bestimmt wird.7. The method according to claim 6, characterized in that in step b) the concentration of at least one amino acid selected from alanine, aspartic acid and glutamic acid, is determined in the culture medium. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration von Aspa-raginsäure bestimmt wird, wobei durch eine Asparaginsäure-Konzentration > 0 zumindest eingeschränkte Lebensfähigkeit der Kultur angezeigt wird.8. The method according to claim 7, characterized in that the concentration of aspartic acid is determined, wherein at least a limited viability of the culture is indicated by an aspartic acid concentration> 0. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich in Schritt c) der Gesamtproteingehalt bestimmt wird, wobei durch einen Gesamtproteingehalt > 0,5 pg/ml eingeschränkte Lebensfähigkeit angezeigt wird und durch einen Gesamtproteingehalt > 2,0 pg/ml eine sterbende Kultur angezeigt wird.9. The method according to claim 8, characterized in that additionally in step c) the total protein content is determined, which is indicated by a total protein content> 0.5 pg / ml limited viability and by a total protein content> 2.0 pg / ml a dying culture is shown. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) die Konzentration von Alanin und in Schritt c) der Gesamtproteingehalt und der Anteil an Alanin daran bestimmt werden, wobei durch einen Alanin-Anteil < 0,5 eine gaslimitierte Methanproduktion angezeigt wird und durch einen Alanin-Anteil > 0,5 eine flüssigkeitslimitierte Methanproduktion angezeigt wird.10. The method according to any one of claims 7 to 9, characterized in that in step b) the concentration of alanine and in step c) the total protein content and the proportion of alanine are determined there, wherein by an alanine content <0.5 a gas-limited methane production is indicated and by an alanine content> 0.5, a liquid-limited methane production is displayed. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) die Konzentration von Glutaminsäure und in Schritt c) der Gesamtproteingehalt und der Anteil an Glutaminsäure daran bestimmt werden, wobei durch einen Glutaminsäure-Anteil > 0,5 eine gaslimitierte Methanproduktion angezeigt wird und durch einen Glutaminsäure-Anteil < 0,5 eine flüssigkeitslimitierte Methanproduktion angezeigt wird.11. The method according to any one of claims 7 to 10, characterized in that in step b) the concentration of glutamic acid and in step c) the total protein content and the proportion of glutamic acid are determined there, wherein by a glutamic acid content> 0.5 a gas-limited methane production is indicated and is indicated by a glutamic acid content <0.5, a liquid-limited methane production. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) zusätzlich die Methanbildungsrate bestimmt und auf die Menge an zugeführter Biomasse bezogen wird, um die spezifische Methanproduktionsrate qCH4 zu berechnen, die in der Folge mit dem Anteil an Glutaminsäure am Gesamtproteingehalt korreliert wird, wodurch ein Übergangszustand zwischen gaslimiterter und flüssigkeitslimitierter Methanproduktion detektierbar wird.12. The method according to claim 11, characterized in that in step c) additionally determines the methane formation rate and based on the amount of supplied biomass to calculate the specific methane production rate qCH4, which is correlated in the sequence with the proportion of glutamic acid in the total protein content whereby a transition state between gas-limited and liquid-limited methane production becomes detectable.
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