DE2823265A1 - Verfahren zur erhoehung der geschwindigkeit der vergaerung von zellulose - Google Patents

Verfahren zur erhoehung der geschwindigkeit der vergaerung von zellulose

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DE2823265A1 DE19782823265 DE2823265A DE2823265A1 DE 2823265 A1 DE2823265 A1 DE 2823265A1 DE 19782823265 DE19782823265 DE 19782823265 DE 2823265 A DE2823265 A DE 2823265A DE 2823265 A1 DE2823265 A1 DE 2823265A1
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Description

Unsere Nr. 21 970
Chevron Research Company San Francisco, Ca., V.St.A.
Verfahren zur Erhöhung der Geschwindigkeit der Vergärung von Zellulose
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Geschwindigkeit der von zelluloseverdauenden Mikroorganismen bewirkten Zellulosevergärung.
Der Einfluß chemischer Zusätze bei Vergärungen durch Mikroorganismen wurde eingehend untersucht.. Beispielsweise wird von P.P. Williams et al. in App. Microbiology, 1I1, 517 (1963) die Reaktion von Bakterien und Protozoen des V/iederkäuermagens bei Insektizid-Substraten beschrieben; J.J. O'Connor et al. beschreiben in J. Animal Sei., 33.3 662 (197O)die in vivo Wirkung chemischer Additive auf die Produktion flüchtiger Fettsäuren durch Mikroorganismen des Wiederkäuermagens; L.W. Varner et al. beschreiben in J. Animal Sei., 33^ HlO (1971) den Einfluß von Ammoniumsalzen auf die Vergärung im Wiederkäuermagen
809850/0763
junger Ochsen und von T.W. Dowe et al. wird in J. Animal Sei., I6 a 93 (1957) die Auswirkung von mit Fungiziden (N-Trichlormethylthio-6-tetrahydrophthalimid) behandeltem Mais auf das Gedeihen von Mastochsen beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erhöhung der Geschwindigkeit der von Zelluloseverdauenden Mikroorganismen bewirkten Zellulosevergärung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Vergärung in Gegenwart einer die Geschwindigkeit erhöhenden Menge einer Verbindung der Formel
H-N-C >.
I N-S-R'
R-C-C^
t ti
R 0
durchgeführt wird, worin R* ein Halogenalkylrest mit 1 bis 2 Kohlenstoffatomen und 1 bis 5 Chlor- oder Bromatomen ist und R jeweils Wasserstoff oder ein niederer Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ist.
Die Verbindungen der oben wiedergegebenen Formel sind 3-Halogenalkylthiohydantoine, 3-Halogenalkylthio-5-alkylhydantoine und 3-Halogenalkylthio-5,5-dialkylhydantoine, worin die Halogenalkylgruppe (R1) und die Alkylgruppe (R) oben definiert wurden.
Vorzugsweise ist R1 ein Chloralkylrest mit 1 bis 2 Kohlenstoff-
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atomen und 1 bis 5 Chloratomen, insbesondere ein Triehlormethyl- oder Tetrachloräthylrest wie z.B. der 1,1,2,2-Tetrachloräthylrest. Vorzugsweise sind beide R-Gruppen Alkylreste mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen wie z.B. Methylreste.
Hydantoinverbindungen der obigen Formel sind beispielsweise:
3-Triehlormethylthiohydantoin
3-(l,l32,2-Tetrachloräthylthio)hydantoin
3-Trichlormethylthio-5-amylhydantoin
3-Trichlormethylthio-5-methylhydantoin
3-(1,1,2,2-Tetrachloräthylthio)-5-methyl-5-amylhydantoin
3-Trichlormethyl-5,5-diiBethylhydantoin.
Die Menge der im vorliegenden Verfahren eingesetzten Verbindung hängt teilweise von der Art des Zellulosematerials und dem (den) jeweils verwendeten Mikroorganismus (-men) ab. Im allgemeinen sind Gewichtsverhältnisse von Verbindung zu Zellulosematerial im Bereich von etwa 1:10 bis 1: 1 000 000 wirksam, bevorzugt werden aber Gewichtsverhältnisse im Bereich von etwa 1:100 bis 1:10 000.
Bei Zellulosevergärungen in vitro wird die Verbindung im allgemeinen direkt in den Vergärungsprozess eingebracht. Bei der Zelluloseverdauung in vivo kann die Verbindung zusammen mit dem zellulosehaltigen Futtermittel dem Tier oral verabreicht werden. Das zellulosehaltige Futtermittel kann aber auch mit einer wirksamen Menge der Verbindung vorbehandelt werden, bevor es dem Tier verfüttert wird.
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Verfahren zur Zellulosevergärung
Das erfindungsgemässe Verfahren ist ganz allgemein auf die Zellulosevergärung durch Mikroorganismen in vivo oder in vitro anwendbar. Beispiele für die Zellulosevergärung durch Mikroorganismen in vitro sind der aerobe und/oder anaerobe Abbau von Zelluloserückständen in Abwasseranlagen; die Umwandlung von Zellulose in Zucker durch Mikroorganismen wie Trichoderma viride; die Umwandlung von Zellulose in einzellige Proteine durch Mikroorganismen wie Bacteroidaceae, Cellulomonas und Alcaliginis und der biologische Abbau von lignin- und zellulosehaltigern Pflanzenmaterial. Beispiele für die Vergärung durch Mikroorganismen in vivo sind die Zelluloseverdauung durch Mikroorganismen (z.B. Bacterioides succinogenes und Ruminococcus albus) im Magen wiederkäuender !Diere, Caecum-Mikroorganism en in tierischen Eingeweiden und andere zelluloseabbauende Organismen im Verdauungstrakt von Pflanzenfressern.
Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich zur Anwendung bei allen Arten von Zellulosematerial wie Papier, städtischem Abfall und Pflanzenprodukten wie Holz, Baumwolle, Stroh, Bagasse, Reishülsen usw.
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BEISPIELE
Beispiel 1 - Baumwolleverdauung durch Bacteroides succinoRenes Der Organismus Bacteroides succinogenes wurde aus der American Type Culture Collection, No. 19169 erhalten. Nährboden: Bacto-Fluid Ihioglycolat
C29 g Rezeptur/Liter H„0)
Bacto-Casitone 15,0 g
Bacto-Hefeextrakt 5,0 g
Bacto-Dextrose 5,0 g
NaCl ■ 2,5 g
1-Cystine, Difco 0,5 g
Thioglycölsäure 0,3 ml Bacto-Agar Resazurin, 0,001 g bescheinigt
Die Geschwindigkeit der Baumwolleverdauung in Gegenwart von 3-(Srichlormethylthio)-5,5-dimethylhydantoin in der obigen Nährbrühe mit Bacteroides succinogenes wurde nach folgendem Verfahren bestimmt:
Baumwolle (100 mg) wurde in mit Schraubdeckel versehene Röhrchen eingebracht. Die zu testende Verbindung (1 jug) und die Nährbrühe (20 ml) wurden zugesetzt, wobei das Röhrchen vollständig gefüllt wurde*
Die Röhrchen wurden dann sterilisiert, abgekühlt und mit der Bakterie geimpft (1 Öse der Impfnadel), die Deckel wurden aufgeschraubt und die Röhrchen in einem Wasserbad bei etwa 4O0C bebrütet.
Die Röhrchen wurden während des Bebrütens geschüttelt und die Deckel während der ersten 18 Stunden alle 2 Stunden und danach alle 6 Stunden geöffnet, um die während des Garens gebildeten Gase entweichen zu lassen. Nach einer Bebrütungszeit von 70 Stunden war der Vergärungsprozess im wesentlichen abgeschlossen, wie am 4Ηί&*2?¥ιΑ p-%%,^sansammlung zu erkennen war.
Nach unterschiedlichen Bebrütungszeiten wurden die Röhrchen auf vorher gewogenes Filterpapier entleert. Das Filterpapier wurde mehrere Male gewaschen und Ms zur Gewichtskonstanz getrocknet. Das Gewicht der unverdauten Baumwolle wurde aus der Differenz ermittelt.
Die Resultate der Zelluloseverdauung sind in Tabelle I zusammengestellt. Die Resultate basieren auf dem Mittelwert aus 40-100 Versuchen und sind "bis auf 1% signifikant, wie die Analyse der Standardabweichungen ergab.
TABELLE I
Baumwolleverdauung (in mg)
Zeit (Std.) Kontrolle festverbindung
10 0 0
20 0,5 0,5
30 1,5 2,5
40 3,5 6,5
50 16,0 22,5
60 30,0 38,5
70 37,5 44,0
Beispiel 2 - Baumwolleverdauung durch Bacteroides succinogenes Die Geschwindigkeit der Baumwolleverdauung mit Bacteroides succinogenes in Gegenwart von 3-(i,1,2,2-Tetrachloräthylthio)-5,5-dimethylhydantoin wurde nach einem Verfahren entsprechend dem von Beispiel 1 bestimmt, wobei aber die Bebrütungsdauer 8 Tage betrug und kein Schütteln erfolgte. Die Resultate sind in Tabelle II zusammengestellt.
TABELLE II
Konzentration* Insgesamt
der Testverbindung verdaute Zellulose (mg)
0 90 (Kontrolle)
100 102,5
500 172,5
1000 187,5
«pg 809850/0763
Für: Chevron Research Company
San Francisco, Ca., V.St.A,
Dr.H.J.Wolff Rechtsanwalt
809850/0763

Claims (6)

BEIL, WOLFF & BEIL 26. Mai 1978 RECHTHA MVV 3Il-TE ADELONSΓ.< 1VP-SE 58 2823265 6230 FRANKFURTAM MAIN 80 Patentansprüche
1. Verfahren zur Erhöhung der Geschwindigkeit der von zelluloseverdauenden Mikroorganismen bewirkten Zellulosevergärung, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergärung in Gegenwart einer die Geschwindigkeit erhöhenden Menge einer Verbindung der Formel
Il
H-N-C
I il
R O
durchgeführt wird, worin R' ein Halogenalkylrest mit 1 bis Kohlenstoffatomen und 1 bis 5 Chlor- oder Bromatomen is^ ^a R jeweils Wasserstoff oder ein niederer Alkylrest mit 1 bis Kohlenstoffatomen ist·
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide R-Gruppen niedere Alkylgruppen sind und R* ein Chloralkylrest mit 1 his 2 Kohlenstoffatomen und 1 bis 5 Chlorgruppen ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide R-Gruppen Methylgruppen sind und R' ein Trichlormethylrest ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide R-Gruppen Methylgruppen sind und R* ein Tetrachloräthylrest ist.
809850/0763
ORiGlNALlNSPECTED
5« Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass "beide R-Gruppen Methylgruppen sind und R» ein 1,1,2,2-Tetrachloräthylrest ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Zellulose zellulosehaltige Abfallprodukte verwendet werden.
7· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Zellulose zellulosehaltiges Tierfutter verwendet wird.
8· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroorganismen Bakterien des Wiederkäuermagens sind.
9· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung wiederkäuenden Sieren zur Zelluloseverdauung im Magen dieser Tiere oral verabreicht wird.
809850/0763
DE2823265A 1977-05-31 1978-05-27 Verfahren zur Erhöhung der Geschwindigkeit der von zelluloseverdauenden Mikroorganismen bewirkten Zellulosevergärung Expired DE2823265C2 (de)

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Date Code Title Description
8125 Change of the main classification
8126 Change of the secondary classification
8128 New person/name/address of the agent

Representative=s name: DEUFEL, P., DIPL.-WIRTSCH.-ING. DR.RER.NAT. SCHOEN

8110 Request for examination paragraph 44
D2 Grant after examination
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