DE2823265C2 - Verfahren zur Erhöhung der Geschwindigkeit der von zelluloseverdauenden Mikroorganismen bewirkten Zellulosevergärung - Google Patents

Verfahren zur Erhöhung der Geschwindigkeit der von zelluloseverdauenden Mikroorganismen bewirkten Zellulosevergärung

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DE2823265C2
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Description

Il
H—N—C
N—S—R'
R—C —C
R O
durchgeführt wird, worin R' ein Halogenalkylrest mit 1 bis 2 Kohlenstoffatomen und 1 bis 5 Chloroder Bromatomen ist und R jeweils Wasserstoff oder ein niederer Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ist und wobei das Gewichtsverhältnis von Verbindung zu Zellulosematerial im Bereich von 1 : lObis 1 :1 000 000 liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide R-Gruppen niedere Alkylgruppen sind und R' ein Chloralkylrest mit 1 bis 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.
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 das Gewichtsverhältnis von Verbindung zu Zellulosematerial im Bereich von 1 :100 bis 1 :10 000 liegt.
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, 11,517 (1963) die Reaktion von Bakterien und Protozoen des Wiederkäuermagens bei Insektizid-Substraten beschrieben; J. J. O'Connor et al. beschreiben in J. Animal Sei., 33, 662 (1970) 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, (1971) den Einfluß von Ammoniumsalzen auf die Vergärung im Wiederkäuermagen junger Ochsen und von T. W. Dowe et aL wird in J. Animal Sei., 16,93 (1957) die Auswirkung von mit Fungiziden (N-Trichlormethy'thio-tf-tetrahydrophthalimid) behandeltem Mais auf das Gedeihen von Mastochsen beschrieben.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Geschwindigkeit der von zelluloseverdauenden Mikroor-' ganismen bewirkten Zellulose vergärung zu erhöhen.
Die Aufgabe wird durch das Verfahren nach dem Patentanspruch 1 gelöst
jo Die Verbindungen der Formel sind 3-Halogenalkylthiohydantoine, 3-Halogenalkylthio-5-alkylhydantoine und 3-Halogenalkylthio-5,5-diaIkylhydantoine, ·ΛΌπη die Halogenalkylgruppe (R') und die Alkylgruppe (R) oben definiert wurden.
Vorzugsweise ist R' ein Chloralkylrest mit 1 bis 2 Kohlenstoffatomen und 1 bis 5 Chloratomen, insbesondere ein Trichlormethyl- oder Tetrachloräthylrest wie z. B. der 1,1,2,2-Tetrachloräthylrest. Vorzugsweise sind beide R-Gruppen Alkylreste mit 1 bis 3 Kohlen-Stoffatomen wie z. B. Methylreste.
Hydantoinverbindungen der obigen Formel sind beispielsweise:
3-Trichlormethylthiohydantoin,
3-( 1,1,2,2-Tetrachloräthyl thiohydantoin,
S-Trichlormethylthio-S-amylhydantoin,
S-Trichlormethylthio-S-methylhydantoin,
3-( 1,1 ^^-TetrachloräthylthioJ-S-methyl-
5-amylhydantoin,
S-Trichlormethyl-S.S-dimethylhydantoin.
Vorzugsweise liegt bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens das Gewichtsverhältnis von Verbindung zu Zellulosematerialien im Bereich von 1 :100 bist : 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.
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 ZeI-lulose 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 zellulosehaltigem Pflanzenmaterial. Beispiele für die Vergärung durch Mikroorganismen in vivo sind die Zelluloseverdauung durch Mikroorganismen (z. B. Bacterioides succinogenes und Ruminococcus albus) im Magen wiederkäuender Tiere, Caecum-Mikroorganismen 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.
Beispiele Beispiel 1 Baumwolleverdauung durch Bacteroides succinogenes s 3-(l,l,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 i;: Tabelle II zusammengestellt
rboden: 15,0 g Tabelle II Insgesamt verdaute
Bacto-Fluid Thioglycolat 5,0 g Konzentration*) Zellulose (mg)
(29 g Rezeptur/Liter H2O) 5,0 g 10 der Testverbindung 90 (Kontrolle)
Bacto-Casitone 2,5 g 0 102,5
Bacto-Hefeextrakt 0,5 g 100 172,5
Bacto-Dexirose 0,3 ml 500 187,5
NaCl 0,001 g 15 1000
1 -Cystine, Difco
Thioglycolsäure *)μ&
Bacto-Agar Resazurin
Die Geschwindigkeit der Baumwolleverdauung in Gegenwart von 3-(Trichlormethylthio)-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 μg) 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 Dekkel wurden aufgeschraubt und die Röhrchen in einem Wasserbad bei etwa 40° C 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 Aufhören der Gasansammlung zu erkennen war.
Nach unterschiedlichen Bebrütungszeiten wurden die Röhrchen auf vorher gewogenes Filterpapier entleert. Das Filterpapier wurde mehrere Male gewaschen und bis 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
Zeit(Std.)
Baumwolleverdauung (in mg) Kontrolle Testverbindung
10
20
30
40
50
60
70
0,5
1,5
3,5
16,0
30,0
37,5
0,5
2,5
6,5
22,5
38,5
44,0
50
55
60
Beispiel 2 Baumwolleverdauung durch Bacteroides succinogenes
Die Geschwindigkeit der Baümwolleverdauung mit Bacteroides succinogenes in Gegenwart von

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Erhöhung der Geschwindigkeit der von zelluloseverdausnden Mikroorganismen bewirkten Zellulosevergärung, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergärung in Gegenwart einer Verbindung der Formel
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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