DE1642603C - Verfahren zur Forderung des Wachstums von Mikroorganismen in üblichen Nähr medien - Google Patents

Description

Neuerdings nimmt in der chemischen Industrie die Bedeutung von mikrobiologischen Verfahren, bei denen man sich verschiedener Arten von Mikroorganismen bedient, von Jahr zu Jahr zu. Es stellt daher bei solchen Verfahren ein sehr wichtiges wirtschaftliches Problem dar, das Wachstum der Mikroorganismen zu beschleunigen, damit eine Verkürzung der Reaktionszeit erhalten werden kann.

Bisher wurden als wachstumsfördernde Substanzen verschiedene chemische Verbindungen, wie Vitamine, Aminosäure od. ä., verwendet. Jedoch waren infolge ihres hohen Preises die meisten dieser Substanzen bis jetzt in technischem Maßstab nicht verwendbar.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist demzufolge, eine Methode, das Wachstum von Mikroorganismen zu beschleunigen, anzugeben, die von einer billigen, wirtschaftlich interessanten Verbindung ausgeht.

Dieses Ziel wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß man dem Nährmedium zwischen 1 und 200 ppm 2 - Oxo - 4 - methyl - 6 - ureido - hexahydropyrimidin und/oder 2 - Oxo - 4 - methyl - 6 - hydroxy - hexahydropyrimidin zusetzt.

2 - Oxo - 4 - methyl - 6 - ureido - hexahydropyrimidin (nachfolgend CDU genannt) stellt ein Kondensationsprodukt von Harnstoff und Acetaldehyd oder Croton- aldehyd dar. Die Verbindung 2-Oxo-4-methyl-6-hydroxy-hexahydropyrimidin (nachfolgend OMPH genannt) ist ein Hydrolysat der erstgenannten Verbindung. Zur Herstellung von OMPH ist auch eine andere Methode, nämlich die Verseifung des entsprechenden /i-Ureidoaldehydaceials, bekannt (Monatshefte für Chemie, Bd. 96 [6], S. 1951).

Beide Verbindungen stellen sehr billige Verbindungen dar, die auch im großen bezogen werden können. Der Erfindung liegt die Entdeckung zugrunde, daß CDU und OMPH physiologisch aktiv sind. Im besonderen weisen beide Verbindungen in Anwesenheit einer genügenden Menge von Verbindungen des Ammoniums, von Nitraten oder anderen Stickstoffverbindungen, .die als Stickstoffquelle wirken, von Kohlenstoffverbindungen, wie Glukose, Saccharose od. ä., die als Kohlenstoffquelle wirken, und von mineralischen Elementen in Form von z. B. P₂O₅, K₂O, CaO, MgO od. ä. einen wachstumsstimulierenden Effekt auf verschiedene Arten von Mikroorganis- ⁶S men auf. Anders ausgedrückt kann das obenerwähnte Ziel dadurch erreicht werden, daß man erfindungsgemäß CDU und/oder OMPH in einer Menge, die ausreichend ist, um das Wachstum von Mikroorganismen zu beschleunigen, dem Nährboden zusetzt. Die zugegebene Menge hängt von der Art der Mikroorganismen und der Kulturen ab.

Man kann die beiden Verbindungen, da sie Stickstoffabspalten, auch über die physiologische Wirkung hinaus als Stickstoffquellen verwenden, wenn man sie in einem größeren als dem oben angegebenen Verhältnis zusetzt.

Hinsichtlich der Wahl des Nährmediums bestehen keine Einschränkungen. Für das vorliegende Verfahren können alle üblicherweise zur Züchtung Verwendung findenden Nährböden verwendet werden. Unter der Bezeichnung Mikroorganismen sollen auch Bakterien, Aktinomyceten, Pilze und Hefe verstanden

werden.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung veranschaulichen.

Beispiel 1

(Wachstumsförderung von
Aspergillus niger durch CDU)

30 ml Nährlösung, die sich in einem 100 ml mit Watte verschlossenen Erlenmayerkolben befand, wurde durch einmaliges Eintauchen einer öse mit Aspergillus niger beimpft. Die Nährlösung enthielt pro Liter 25 ml Czapekscher Lösung, bestehend aus 2 g NaNO₃, 25 g Saccharose, 1 g K₂HPO₄, 0,5 g MgSO₄ · 7H₂O und 0,05 FeSO₄ (pH = 5,0), die vorher durch Drucksterilisation keimfrei gemacht worden waren, und 5 ml einer wäßrigen Lösung von CDU. die durch Bestrahlung mit UV-Licht keimfrei gemacht worden waren. Im Kontrollversuch wurden an Stelle der wäßrigen Lösung von CDU 5 ml keimfrei gemachtes Wasser verwendet.

Die beimpften Kolben wurden in einen Raum, der sich bei einer konstanten Temperatur von 30' C befand, gebracht. Nach einer Fermentationszeit von 14 Tagen wurden die Mycelien abgetrennt.

Die Mycelien wurden bei 80 bis 90⁰C getrocknet. Nachdem das Trockengewicht festgestellt worden war, wurde durch eine Halbmikro-Kjehldahl-Methode der Stickstoffgehalt bestimmt. Die Ergebnisse dieser Versuche, ausgedrückt in Mittelwerten von je fünf Versuchen, sind in Tabelle 1 dargestellt.

Tabelle 1

Konzentration von zugegebenem CDU (ppm)	Trockengewicht (mg)	Stickstoff in den Mycelien (mg)
iControllversuch 0	124 (100) 173 (140) 180 (145) 183 (148)	4,44 (100) 6,03 (136) 6,24 (141) 6,01 (135)
5
10 ...
:so

Die Zahlen in Klammern geben den Wachstumsfaktor an, der Tür den Kontrollversuch mit 100 angesetzt wird.

Beispiel 2

(Wachstumsförderung von
Penicilium funiculosum durch CDU)

Die Versuche wurden analog Beispiel 1 durchgeführt. Die Ergebnisse, die in Tabelle 2 gezeigt werden, stellen Mittelwerte aus vier Versuchen dar.

Tabelle 2

Konzentration von zugegebenem CDU (ppm)	Trockengewicht (mg)	Stickstoff in den Mycelien (mg)
iControllversuch 0	114 (100) 180 (158) 178 (156)	2,48 (100) 4,33 (175) 4,27 (172)
10
20

Tabelle 4	Konzentration von zugegebenem CDU (ppm)	Trockengewicht (mg)
0 5 10 20	157 (100) 169 (108) 196 (125) 184 (117)

mit UV-Licht keimfrei gemacht worden war, hinzugegeben. Im Kontrollversuch wurden an Stelle der wäßrigen Lösung von CDU 10 ml Wasser eingesetzt. Die beimpften Kolben wurden bei 28° C unter Schütteln bebrütet. Nach einer Fermentationszeit von 24 Stunden wurden die Mycelien durch Zentrifugieren abgetrennt. Die Mycelien wurden bei 80 bis 9O⁰C getrocknet. Nach Bestimmung der Trockengewichte wurde der Stickstoffgehalt mittels einer Halbmikro-Kjehldahl-Methode bestimmt. Die Ergebnisse dieser Versuche, ausgedrückt in Mittelwerten von je drei Versuchen, sind in Tabelle 5 angegeben.

Tabelle 5 Beispiel 3

(Wachstumsförderung von
Bacillus subtilis durch CDU)

80 ml Nährlösung der Zusammensetzung, wie sie aus Tabelle 3 hervorgeht, die sich in einem 300-ml-Erlenmayerkolben befand, der mit Watte verschlossen war, wurden nach der Drucksterilisation mit 10 ml einer vorgebrüteten Myceliensuspension von Bacillus subtilis geimpft. Dazu wurden 10 ml wäßrige Lösung von CDU, die durch Bestrahlung mit UV-Licht keimfrei gemacht worden war, zugegeben. Im Kontrollversuch wurden an Stelle der Lösung von CDU 10 ml keimfrei gemachtes Wasser verwendet.

Die beimpften Kolben wurden bei einer konstanten Temperatur von 30° C aufbewahrt. Nach einer Fermentationszeit von 12 Tagen wurden die Mycelien abgetrennt. Die Mycelien wurden bei 80 bis 90° C getrocknet und anschließend gewogen. Die Ergebnisse dieser Versuche, ausgedrückt in Mittelwerten von je drei Versuchen, sind in Tabelle 4 dargestellt.

Tabelle 3
Zusammensetzung der Nährlösung Tür Bacillus subtilis

Glukose 5%

Natriumeitrat 0,5%

Monoammoniumphosphat 2%

Kaliumchlorid 0,15%

Magnesiumsulfat 0,05%

pH 6,5

20

30

Konzentration von
zugegebenem CDU
(ppm)

Kontrollversuch

0

10

20

Trockengewicht (mg)

55,0 (100) 68,3 (123) 85,3 (155)

Stickstoff in den Mycelien

(mg)

5,93 (100) 7,29 (123) 8,76 (144)

Beispiel 5

(Wachstumsförderung von Bäckerhefe durch CDU)

170 ml Haydacksche Lösung (pH = 5,0), die auf die übliche Weise keimfrei gemacht worden war, und 20 ml wäßrige Lösung von CDU, die durch Bestrahlung mit UV-Licht keimfrei gemacht worden war, wurden in einen 500-ml-Schüttelkolben gegeben. (Im Kontrollversuch wurden an Stelle der wäßrigen Lösung von CDU 20 ml keimfreies Wasser verwendet.) Dazu wurde die Bäckerhefe, die bereits 12 Stunden lang in einem Reagenzglas, das 10 ml Haydacksche Lösung enthielt, vorbebrütet worden war, gegeben. Nach einer Fermentationszeit von 24 Stunden bei einer Temperatur von 28° C und unter Schütteln wurde das Wachstum der Mycelien gemessen. Die Ergebnisse dieser Versuche, ausgedrückt in Mittelwerten von je drei Versuchen, werden in Tabelle 6 dargestellt.

45	Konzentration des zugegebenen CDU (ppm)	Tabelle 6	(100) (104) (112) (HO)
5° Kontrollversuch 0
5
10
55 50
Gewicht des frischen Materials (relativer Wert)
1,43 1,49 1,60 1,57

Beispiel 4
(Wachstumsförderung von Saccharomyces Sake Nr. 6)

170 ml Haydacksche Lösung, die sich in einem 500-ml-Kolben befand, wurde nach der Drucksterilisation mit 10 ml vorbebrüteten Mycelien von Saccharomyces Sake Nr. 6 beimpft. Dazu wurden 10 ml wäßrige Lösung von CDU, die durch Bestrahlung

Beispiel 6

25 ml Czapeksche Lösung, die auf die übliche Art hergestellt und keimfrei gemacht worden war, und 5 ml wäßrige Lösung von OMHP, die durch Bestrahlung mit UV-Licht keimfrei gemacht worden war, wurden in einen 100 ml mit Watte verschlossenen Erlenmayerkolben gebracht. Im Kontrollversuch wurden an Stelle der 5 ml wäßriger Lösung von OMHP 5 ml keimfrei gemachtes Wasser verwendet. Diese Lösung wurde mit einer öse mit Sporen von Aspergillus niger oder Penicillium funiculosum beimpft. Die beimpften Kolben wurden 14 Tage lang bei einer

Temperatur von 30°C aufbewahrt. Anschließend wurden die Mycelien abgetrennt. Die Trockengewichte der Mycelien und ihr Stickstoffgehalt (durch HaIbmikro-Kjehldahl-Methode) wurden festgestellt. Mittelwerte von je vier Versuchen werden in den Tabellen 7 und 8 angegeben.

Tabelle 7

(Wachstumsförderung von Aspergillus niger durch OMHP)

Konzentration von
zugegebenem OMHP

(ppm)

Kontrollversuch

0

10

20

Trockengewicht (mg)

142 173 185

Stickstoff in den

Mycelien

(mg)

5,03 5,98 6,18"

Tabelle 8

(Wachstumsförderung von Penicillium funiculosum durch OMHP)

Konzentration von zugegebenem OMHP (ppm)	Trockengewicht (mg)	Stickstoff in den Mycelien (mg)
fControllversuch 0	136 170	3,44 -3,08
5

Beispiel 7

In einen 300-ml-Schüttelkolben wurden 89 ml Haydacksche Nährlösung, die auf die übliche Art und Weise hergestellt und keimfrei gemacht worden war, und 10 ml wäßrige Lösung von OMHP, die durch Bestrahlung mit UV-Licht keimfrei gemacht worden war, eingebracht. Im Konirollvtrsuch wurden an Stelle der wäßrigen Lösung von OMHP 10 ml keimfrei gemachtes Wasser eingesetzt. Der Inhalt des Schüttelkolbens wurde mit 1 ml einer Suspension von vorbebrütetem Saccharomyces Sake beimpft. Der Schüttelkolben wurde bei einer Temperatur von 28° C und unter Schütteln 24 Stunden lang fermentiert. Das Wachstum der Mycelien wurde an Hand einer fotometrischen Trübungsmessung abgeschätzt. Die Ergebnisse, ausgedrückt in mittleren spezifischen Trübungs-' werten aus je drei Versuchen, werden in Tabelle 9 im Vergleich zu dem KontroJiversuch angegeben.

Tabelle 9

Konzentration des zugegebenen OMHP (ppm)	Trübung
O	100 112 121
10
30 25

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Förderung des Wachstums von Mikroorganismen in üblichen Nährmedien, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Nährmedium zwischen 1 und 200 ppm 2-Oxo-4-methyl-6-ureido-hexahydropyrimidin und/oder 2 - Oxo - 4 - methyl - 6 - hydroxy - hexahydropyrimidin zusetzt