DE2933994A1 - Verfahren und vorrichtung zum messen der aktivitaet von mikroorganismen in einem fluessigen medium - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum messen der aktivitaet von mikroorganismen in einem fluessigen mediumInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung
zum einfachen, raschen, zuverlässigen und kontinuierlichen Messen der Aktivität von Mikroorganismen in einer Flüssigkeit.
Die erfindungsgemäß verwendete, Mikroorganismen enthaltende Flüssigkeit, die nachstehend als Kultur flüssigkeit "bezeichnet
wird, enthält Mikroorganismen oder eine Suspension von Mikroorganismen und wird durch Abtrennen lebender Zellen
von Mikroorganismen aus einer Kulturflüssigkeit und durch
Suspendieren der Zellen in einem anderen flüssigen Medium hergestellt.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Aktivität von Mikroorganismen
in einem flüssigen Medium, wobei die von den Mikroorganismen
selbst herrührenden, elektrischen Eigenschaften mittels einer elektrochemischen Vorrichtung gemessen werden.
In letzter Zeit werden Fermentationsverfahren zur Herstellung von Ausgangsmaterialien für. beispielsweise Nahrungsmittel
und medizinische Zwecke, in größerem Umfang verwendet. Wenn derartig verschieden verwendbare Verbindungen
durch Fermentieren hergestellt werden, ist es zu einem wirksamen und kontinuierlichen Ablauf des Fermentationsvorganges
außerordentlich wichtig, die Aktivität oder die Anzahl der Zellen der Mikroorganismen in der Kulturflüssigkeit
während jedes Verfahrensschritts zu messen.
Bei bekannten Verfahren wird die Anzahl oder die Aktivität der Mikroorganismen in einem Fermentierungsgefäß in der
nachstehenden Weise gemessen:
1. Beim Zählen der Kolonien wird die Anzahl der Zellen der Mikroorganismen in der Weise bestimmt, daß man die KuI-turflüssigkeit
verdünnt, auf eine Agarplatte sprüht und die Anzahl der nach einer bestimmten Inkubationszeit
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gebildeten Kolonien visuell zählt. Mit diesem Verfahren kann die Anzahl der Zellen der Mikroorganismen und insbesondere
die Anzahl der lebenden Zellen gemessen werden.
2. Optische Messung der Trübung der Kulturflüssigkeit unter Ausnutzung des Tyndall-Effekts und Ermitteln der Anzahl
der Mikroorganismenzellen aus dem Grad der Trübung. Bei diesem Verfahren kann die Zahl der existierenden Mikroorganismenzellen
gemessen werden.
3. Enzymatisch^ Bestimmung der Menge an Adenosintriphosphat
(ATP) und hieraus Ermitteln der Anzahl der Mikroorganismenzellen. Das von den Mikroorganismenzellen in der Kulturflüssigkeit
gebildete energiereiche ATP hängt ron der Anzahl der Mikroorganismen ab und kann daher als Index
verwendet werden. Entsprechend kann mit diesem Verfahren die Anzahl der lebenden Mikroorganismenzellen gemessen
werden. ;
4« Messen der geladenen Metaboliten in dem Fermentationsmedium
durch Bestimmen der elektrischen Impedanz. Bei diesem Verfahren erhält man die Anzahl der lebenden Mikroorganismen
zellen.
Die vorstehenden bekannten Verfahren weisen jedoch verschiedene
Nachteile auf. So ist das Verfahren zum Zählen der Kolonien sowohl im Hinblick auf die Wirksamkeit als auch den
Ablauf relativ kompliziert, und es ist eine Inkubationszeit von etwa 24 bis 48 Stunden erforderlich, bevor eine Zählung
durchgeführt werden kann. Ferner ist der erhaltene Wert nicht immer zuverlässig.
Das Trübungsmeßverfahren beruht auf einer optischen Messung, und daher muß die Probe optisch klar und isotrop sein. Bei
industriellen Anwendungen enthalten jedoch die verblendeten
Substanzen häufig Fest- und Farbstoffe. Daher ist es in der
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Praxis außerordentlich schwierig, eine genaue Messung der Zellenanzahl optisch durchzuführen.
Bei dem ATP-Meßverfahren wird iuciferase mit ATP umgesetzt,
und die so gebildeten fluoreszierenden Substanzen werden zur Bestimmung der entsprechenden ATP-Menge gemessen. Da
ATP oder fluoreszierende Substanzen in der KuItürflüssigkeit
vorliegen, ist es schwierig, die von den Mikroorganismen herrührende ATP-Iienge genau zu messen. Daher ist eine
zuverlässige Angabe der Anzahl der Mikroorganismen nicht möglich.
Bei dem Verfahren unter Messung der elektrischen Impedanz
immer e
besteht ein Nachteil darin, daß die Messung:nfcht/unter aeroben
Bedingungen durchgeführt werden kann. Darüber hinaus ist eine Messung nicht möglich, wenn eine Probenlösung ein elektrisch
leitendes Material enthält. Da die industriell angewendeten Fermentationsverfahren gewöhnlich unter aeroben
Bedingungen durchgeführt werden, hat dieses Verfahren keine praktische Bedeutung.
Beispielsweise bei der Kultivierung von Actinomycetes spalten
sich im Laufe der Zeit viele Sporen von den einzelnen
Zellen ab und viele aktive Teile treten auf. Entsprechend nimmt die Viskosität der Lösung im Laufe der Zeit mit zunehmender
Anzahl der Zellen und zunehmend abgespalteten Sporen erheblich zu. Bei der Kultivierung beispielsweise
von Actinomycetes ist es bei der Steuerung des Wachstums außerordentlich wichtig, weniger die Anzahl der Zellen als
die Anzahl (Aktivität) der aktiven Teile zu bestimmen; bisher ist jedoch keine geeignete Vorrichtung zum Messen der
aktiven Teile bekannt.
Wie vorstehend erläutert, weisen die bisher bekannten Verfahren zur Messung der Anzahl oder der Aktivität der Mikroorganismen
Nachteile auf, und der Erfindung liegt daher die
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Γ -6-
Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum einfachen
und zuverlässigen Messen der Aktivität von Mikroorganismen, insbesondere bei industriellen Fermentationsverfahren,
zu schaffen.
5
5
Werden erfindungsgemäß zwei Elektroden (die offene Fläche der einen Elektrode ist mit einer für Mikroorganismen undurchlässigen
Membran abgedeckt) in eine Kulturflüssigkeit eingesetzt, so entspricht der Unterschied der an den beiden
Elektroden gemessenen elektrischen Stromwerte oder Spannungswerte sehr gut der Aktivität der Mikroorganismen.
Bei einer anderen Ausftihrungsform werden zwei elektrolytische
Elektrodensysteme in eine Kulturflüssigkeit eingetaucht, und die Potentiale zwischen den beiden Elektroden jedes
Systems werden durch ein Potentiometer gesteuert; die Differenz der an den beiden elektrolytischen Elektrodensystemen
gemessenen elektrischen Ströme entspricht sehr gut der Aktivität der Mikroorganismen.Jedes Elektrodensystem besteht da—
bei aus zwei Platinelektroden und einer gesättigten Kalomelelektrode, wobei die als Anode geschaltete Platinelektrode
des einen Elektrodensystems mit einer für Mikroorganismen undurchlässigen Membran abgedeckt ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich daher insbesondere dadurch aus, daß man die Elektrodensysteme oder elektrolytischen
Elektrodensysteme mit einer Kulturflüssigkeit
in Berührung bringt und den elektrischen Strom oder das durch die Eeaktion der Mikroorganismen (Zellen) mit diesen Elektroden
erzeugte Potential mißt. Eine erste AusfUhrungsform der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung weist zwei Elektrodensysteme
mit jeweils einer Kathode und einem Innenelektrolyten sowie einen Flüssigkeitsdurchlaß zur Verbindung mit einer äußeren
Flüssigkeit sowie eine offene Anode auf. Dabei ist bei dem einen Elektrodensystem die offene Anode durch eine für Mikroorganismen undurchlässige Membran abgedeckt.
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ORIGINAL INSPECTED
Eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist zwei elektrolytische Elektrodensysterne mit jeweils zwei
Elektroden und einer Kalomelelektrode zur Aufrechterhaltung eines konstanten Potentials auf. Die eine Elektrode (Anode)
des einen elektrolytischen Elektrodensystems ist mit einer
für Mikroorganismen undurchlässigen Membran abgedeckt.
Als Kathoden können "beispielsweise Platin-, Silber-, Goldoder
Eisenelektroden und als Anoden irgendeine unlösliche Elektrode aus beispielsweise Platin, Silber oder Gold verwendet
werden.
Erfindungsgemäß kann die Aktivität von aeroben und anaeroben Mikroorganismen, wie Bakterien, Schimmelpilzen, Hefen, PiI-zen
oder Actinomycetes, bestimmt werden.
Ferner sind alle Mikroorganismen geeignet, die die Messung eines von den Mikroorganismen selbst herrührenden elektrischen
Stroms oder Potentials mit Hilfe eines Elektrodensystems
oder eines elektrolytischen Elektrodensystems ermögliehen.
Bei beispielsweise Bakterien oder Hefen entspricht die erfindungsgemäß
gemessene Aktivität der Mikroorganismen sehr gut der Anzahl der lebenden Zellen in der Kulturf lUssigkeit 5
in den Fällen, wo sich aktive Teile von den einzelnen Zellen
abspalten, wie bei Actinomycetes, entspricht der Meßwert nicht der Anzahl der lebenden Zellen sondern, was wichtiger
ist, der Gesamtzahl der aktiven Teile der Mikroorganismen oder dem Trockengewicht der Zellen.
Die erfindungsgemäß gemessenen Strom- oder Spannungswerte hängen beispielsweise von der Temperatur und dem pH-Wert ab
und können daher gegebenenfalls nachgestellt werden. Da sich das erfindungsgemäße Verfahren von dem optischen Verfahren,
etwa zur Messung der Trübung, unterscheidet, wird es in vorteilhafter Weise beispielsweise nicht durch die
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Γ
FlUssigkeitsfärbung oder -trübung beeinflußt.
Die Korrelation zwischen der Anzahl der Mikroorganismenzellen einerseits und den Strom- oder Potentialwerten von den mit
den Mikroorganismen in Berührung stehenden Elektroden andererseits wird von den Erfindern selbst in der Zeitschrift
Analytica Chimica Acta, Bd. 98 (1978),S. 25-JO, beschrieben.
Auf die dort gemachten Ausführungen wird ausdrücklich Bezug genommen.
10
10
Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform werden die Elektrodensysteme 9 und 10 in einen Ferment er 11 eingesetzt,
der einen Rührstab 12 und einen magnetischen RUhrerantrieb
13 aufweist. Jedes Elektrodensystem weist im Innern eine Kathode
3 und einen Elektrolyten 8 sowie eine Anode 5 auf.
Ferner ist zur Verbindung mit der Flüssigkeit im Außenraum ein Flüssigkeitsdurchlaß 4- vorgesehen. Bei dem Elektrodensystem
10 besteht die Anode 5 aus Platin, die gegenüber der Flüssigkeit im Außenraum mit einer für Mikroorganismen undurchlässigen
Membran 6 abgedeckt ist. Diese Elektrode mißt die in der Fermenterflüssigkeit enthaltenen elektroaktiven
Substanzen, mit Ausnahme der Zellen der Mikroorganismen. Der Flüssigkeitsdurchlaß 4- der Elektrodensysteme 9 und 10
ist jeweils vorzugsweise mit einer nicht dargestellten Membran abgedeckt, die einen niedrigen elektrischen Widerstand
aufweist; geeignete Materialien für diese Membran sind beispielsweise
Ionenaustauscherharz und Keramik. Zur Herstellung
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der Kathoden 3 können "beispielsweise Metalloxide, wie Silberperoxid,
Silberchlorid oder Silberdioxid, oder Kohlenstoff verwendet werden. Als für Mikroorganismen undurchlässige Membran
zum Abdecken der Oberfläche der Platinanode 5 des Elektrodensystems
10 können beliebige Folien eingesetzt v/erden, beispielsweise eine Cellulosefolie oder eine mikroporöse
Folie, soweit nur der Durchtritt der 2iellen der Mikroorganismen verhindert werden kann.
Mit den Elektrodensystemen 9 und 10 sind jeweils Amperemeter
oder Potentiometer 2 sowie ein Aufzeichnungsgerät 1 verbunden.
In Fig. 2 ist eine zweite Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit zwei Elektrodensystemen 9 und 10 mit jeweils einer Kalomelelektrode 3' und zwei Elektrodenplatten
5', 5" schematisch dargestellt. Diese Elektrodensysterne befinden
sich in einer Fermentationsflüssigkeit in einem Fermenter 11 mit einem Rührstab 12 und einem magnetischen Rührerantrieb
13· Die Anode 51 des Elektrodensystems 10 ist mit
einer für Mikroorganismen undurchlässigen Membran 6 abgedeckt, um die elektroaktiven Substanzen mit Ausnahme der
Zellen der Mikroorganismen zu messen. Diese Membran kann beispielsweise aus dem gleichen Material wie die der Fig. 1
bestehen. Die Elektroden der beiden Elektrodensysteme sind jeweils mit einem Strom- oder Spannungsmeßgerät (z.B. Meßbrücke)
2 und einem Aufzeichnungsgerät 1 verbunden.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen konnen im Rahmen der Erfindung anders und insbesondere einfacher
ausgeführt und vor allem sterilisiert werden.
Die Aktivität der Mikroorganismen in dem Fermenter wird erfindungsgemäß
in der nachstehenden Weise gemessen. Die Mikroorganismen (lebende Zellen) sowie die elektroaktiven
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Γ
- 1Ü -
Substanzen in der Fermentationsflüssigkeit (z.B. Ameisensäure,
Wasserstoff oder ein Coenzym) erzeugen durch ihren Kontakt mit der Anode eines der Elektrodensysterne einen
elektrischen Strom oder ein Potential. Andererseits kommen lediglich die elektroaktiven Substanzen mit der Anode des
anderen Elektrodensystems in Berührung und erzeugen einen elektrischen Strom oder ein Potential. Wen η die KulturflUssigkeit
zur Entfernung der Zellen zentrifugiert wird und wenn man den elektrischen Strom oder das Potential der überstehenden
Flüssigkeit mißt, so sind der Stromwert oder das Potential der beiden Elektrodensysterne im wesentlichen identisch.
Wenn ferner die Kult-.nrflüssigkeitbeispielsweise durch Erhitzen
sterilisiert und anschließend gemessen wird, so sind die Stromwerte oder die Potentiale der Elektrodensysteme
im wesentlichen identisch.(die Stromwerte oder die Potentiale werden in den beiden Fällen gegenüber dem Fall» in
dem lebende Mikroorganismen vorhanden sind,abgesenkt).
Der Unterschied in den Strom- oder Potentialwerten, die von den beiden Elektrodensystemen gemessen werden, entspricht
sehr gut der Aktivität der Mikroorganismen (z.B. Anzahl der Zellen), was durch bekannte Meßverfahren bestätigt werden
kann. Daher ist der Unterschied der Strom- oder Potentialwerte der Elektrodensysteme ein Maß für die Aktivität der
Mikroorganismen, so daß diese Aktivität zuverlässig aus den vorstehenden V/er ten bestimmt werden kann.
Den gleichen Mechanismus erhält man im Falle des elektrolytischen Elektrodensystems.
30
30
Der genaue Mechanismus der beobachteten Phänomene sowie deren Grundlagen ist noch nicht vollständig geklärt. Jedoch
ist es möglich, die Aktivität der Mikroorganismen dadurch zu messen, indem man die von den Elektroden herrührenden
elektrischen Eigenschaften mißt, wobei die Elektroden in der beschriebenen Weise mit den Mikroorganismen selbst in
Berührung stehen.
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1 Liter eines Nährmediums (pH-Wert = 7,0) enthaltend 40 g Glucose, 10 g Pepton, 5 S Hefeextrakt, 5 g KH-PO4 und 2 g
MgSO^ wird mit Backhefe (Saccharomyces cerevisiae ATCC 7754)
geimpft und in einen kleinen Fermenter gegeben und bei 37°C
aerob kultiviert.
Für das Elektrodensystem werden eine scheibenförmige Platinelektrode
mit 1 cm Durchmesser als Anode, eine Silberperoxidelektrode (1 cm χ 4- cm) als Kathode, eine Art Anionenaustauschermembran
"Selemion" als Flüssigkeitsdurchlaß (Typ AMV
der Firma Asahi Glass Co., Ltd.) sowie eine 0,1 molare Phosphat-Pufferlösung
(pH-V/ert = 7,0) als Elektrolyt verwendet. Zwei derartige Elektrodensysteme, von denen die Anodenoberfläche
des einen Elektrodensystems mit einer Cellulosemembran
für die Dialyse abgedeckt ist, werden zur Durchführung der Messungen in den Fermenter eingesetzt. Die Beziehung zwischen
den Unterschieden ζ&Ι) der Stromwerte zwischen den beiden
Elektrodensystemen und der Anzahl der Zellen zu verschiedenen Zeitpunkten wird gemäß Tabelle I durch Zählen der Kolonien
getrennt bestimmt.
Tabelle I Zeit, Stunden 3 5 8 10 12 15
Anzahl der lebenden Zellen 0,25 0,55 2,0 3,9 4-,O 4,0
(S/)
AI (μΑ/cm2) 0,03 0,07 0,22 0,45 0,46 0,46
30
Die vorstehenden Ergebnisse zeigen, daß eine gute Korrelation zwischen den Stromwerten und der Anzahl der Zellen
besteht. Daher kann die Anzahl der Zellen in derKulturflüssigkeit in einfacher V/eise, rasch und kontinuierlich durch
Messen der Stromdifferenzen bestimmt werden.
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Γ f
1 Liter eines Nährmediums enthaltend 10 g Glucose, 10 g Pep
ton, 5 g Hefeextrakt, 0,25 g K2HPO4, 0,1 g MgSO4.7H3O,
0,005 S Fe2SO4-TH2O, 0,005 g MnSO4.4H2O und 0,005 S NaCl
wird mit Lactobacillus fermentum (ATCC 9338) geimpft, in den
Ferment er gemäß Beispiel 1 gegeben und bei 37°C stationär kultiviert. Die Beziehung zwischen den Unterschieden der
Stromwerte (£V) zwischen den beiden Elektroden aus Beispiel
1 in dem Ferment er und der Anzahl der Zellen wird in ähnlicher Weise gemäß Tabelle II durch Zählen der Kolonien
getrennt bestimmt.
1 | 0 | Tabelle | 1 | II | 5 | 7 | 9 | |
Zeit, Stunden | 2, | 0, | 3 | 55 | 21 | 33 | 34 | |
Anzahl der lebenden Zellen (x10ß/ml) |
7, | 1,8 | 2,7 | |||||
ΔV (μV/cm2) | 16 0, | |||||||
Die vorstehenden Ergebnisse zeigen, daß zwischen den Spannungswerten
und der Anzahl der Zellen eine gute Korrelation besteht.
Beispiel 3 1 Liter eines Nährmediums enthaltend 10 g Glucose, 10 g
Pepton, 5 g Fleischextrakt und 5 6 NaCl wird mit Bacillus subtilis (ATCC 6633) geimpft, in den Ferment er gemäß Beispiel
1 gegeben und bei 37°C aerob kultiviert. Das gleiche Elektrodensystem wie bei Beispiel 1 wird in den Ferment er
eingesetzt, und die gleichen Messungen wie bei Beispiel Λ werden wiederholt. Die Ergebnisse sind in Tabelle III aufgeführt
.
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Zeit, Stunden | 2 | 13 - | 4- | III | 6 | 2933994 | |
1 | Anzahl der lebenden Zellen (x108/ml) |
1, | Tabelle | 5, | 10 | ||
ΔI (uA/cm2) | o, | o, | 1 | 0,13 | 8 12 | ||
5 | 5 | 07 | 16 18 | ||||
03 | 0,25 0,27 | ||||||
Aus der vorstehenden Tabelle ergibt sich, daß zwischen den Stromunterschieden zwischen den beiden Elektrodensystemen
und der Anzahl der Zellen eine gute Korrelation besteht.
Beispiel 4
Die Backhefe (Saccharomyces cerevisiae) gemäß Beispiel 1 wird unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1
aerob kultiviert. Es werden zwei elektrolytisehe Elektrodensysteme
gemäß Fig. 2 in den Permenter eingesetzt. Sowohl für die Kathode als auch für die Anode werden Platinplatten (1x1 cm) verwendet, und die eingestellte Potentialdifferenz
zwischen diesen beträgt 3OO mV. Die eine Kathode ist zur Dialyse mit einer Cellulosemembran abgedeckt.
Die Unterschiede (4 I) der Stromwerte zwischen den beiden
Elektrodensystemen sind im Vergleich zu der Anzahl der Zellen (Anzahl der lebenden Zellen - ermittelt durch Zählen
der Kolonien) für verschiedene Zeitpunkte in Tabelle IV angegeben.
Zeit, Stunden
Tabelle | 5 | IV | 7 | 2 | 9 | 9 | 12 | 1 | |
3 | 0, | 1» | 20 | 2, | 50 | 71 | |||
23 | 0, | 51 | ot | 0, | o, | ||||
0, | 05 | 10 | |||||||
Anzahl der lebenden
Zellen (xi0ö/ml)
2 Δ I OuA/cm )
Aus der vorstehenden Tabelle ergibt sich, daß zwischen den Unterschieden der Stromwerte und der Anzahl der Seilen eine
gute Korrelation besteht.
L 0300 11/0713 -J
Beispiel 5 Eine Nährlösung enthaltend 30 g lösliche Stärke, 30 g Trokkenhefe,
3 g K2HPO4, 1 g KH2PO4, 0,5 g MgSO4.7H3O, 0,2 g
NaCl, 0,1g CaCO5 (pH-Wert = 7,2 vor der Sterilisierung)
wird mit Micromonospora olivoasterospora (ATCC 311C-C·) geimpft
und bei 3O0C in dem Fermenter gemäß Beispiel 1 aerob kultiviert.
"Jährend der Fermentirung wird nach einiger Zeit jeweils
eine Teilmenge aus der KulturflUssigkeit als Probe entnommen.
v/enn die gleichen Elektroden (1) wie bei Beispiel 1 in diese
entnommenen Proben eingeführt werden, so nehmen die Stromwerte der Elektrode mit fortschreitender Fermentationsdauer
zu. Die Tabelle V zeigt die Korrelation zwischen den Strömen und dem Trockenzellen-Gewicht dieser Proben.
Zeit, Stunden 6 11 21 24 26
Trockenzellen-Gewicht
(mg/ml) 13,6 18,6 3^,5 39,8 42,5
Strom OuA) 0,16 0,26 0,43 0,61 0,63
Die Ergebnisse zeigen eine gute Korrelation zwischen dem Strom und dem Trockenzellen-Gewicht.
In Actinomycetes kann daher das Zellengewicht (Zellenwachstum
oder Zellenaktivität) in einfacher Weise und rasch durch Verwendung des Elektrodensystems gemäß Beispiel 1 bestimmt
v/erden.
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Leerseite
Claims (6)
1. Verfahren zum Messen der Aktivität von Mikroorganismen in einem flüssigen Medium, .dadurch gekennzeichnet,
daß man die elektrischen Eigenschaften der Elektroden mißt, die mit den Mikroorganismen in Berührung
stehen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als elektrische Eigenschaften der in das flüssige
Medium eingetauchten Elektroden den Strom oder das Potential mißt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
in das flüssige Medium zwei Elektrodensysteme eingetaucht
werden, daß jedes Elektrodensystem eine Kathode, einen
Innenelektrolyten mit einem Flüssigkeitsdurchlaß sowie eine offene Anode aufweist, wobei die eine Anode mit
einer für Mikroorganismen undurchlässigen Membran abgedeckt
ist, und daß entweder der Strom oder das Potential der Elektrodensysteme gemessen wird.
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4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in das flüssige Medium zwei elektrolytische Elektrodensysteme
eingesetzt werden, bei denen eine konstante Spannung zwei Elektroden durch je eine Kalomelelektrode
zugeführt wird, daß die eine Oberfläche einer Elektrode.
(Anode) des einen Elektrodensystems mit einer für Mikroorganismen undurchlässigen Membran abgedeckt ist und
daß die Stromdifferenz zwischen den elektrolytischen Elektrodensystemen gemessen wird.
5. Vorrichtung zum Messen der Aktivität von Mikroorganismen in einem flüssigen Medium, gekennzeichnet durch
zwei Elektrodensysteme mit jeweils einer Kathode mit einem internen Elektrolyten, einem Flüssigkeitsdurchlaß
zu dem flüssigen Medium und einer offenen Anode, wobei
die eine Anode mit einer für Mikroorganismen undurchlässigen Membran abgedeckt ist, und durch parallele Anordnung
der Kathoden und Anoden und Verbindung mit einem Amperemeter oder Potentiometer.
6. Vorrichtung zum Messen der Aktivität von Mikroorganismen in einem flüssigen Medium, gekennzeichnet durch
zwei elektrolytische Elektrodensysterne, die in das flüssige
Medium eingetaucht werden, wobei die Elektrodensysteme
jeweils eine offene Anode, eine Kathode und eine gesättigte Kalomelelektrode aufweisen und die Anode des
einen Systems mit einer für Mikroorganismen undurchlässigen Membran abgedeckt ist und wobei die Elektroden
jedes Systems zueinander parallel mit einem Potentiometer verbunden sind.
030011/0713
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2933994A1 true DE2933994A1 (de) | 1980-03-13 |
Family
ID=14312704
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19792933994 Ceased DE2933994A1 (de) | 1978-08-23 | 1979-08-22 | Verfahren und vorrichtung zum messen der aktivitaet von mikroorganismen in einem fluessigen medium |
Country Status (6)
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---|---|
US (1) | US4288544A (de) |
JP (1) | JPS5529940A (de) |
CH (1) | CH642398A5 (de) |
DE (1) | DE2933994A1 (de) |
FR (1) | FR2434199A1 (de) |
GB (1) | GB2029026B (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3339408A1 (de) * | 1982-11-02 | 1984-05-03 | Kabushikikaisya Advance Kaihatsu Kenkyujo, Tokyo | Verfahren zur elektrochemischen feststellung und klassifizierung mikrobieller zellen |
DE19548300A1 (de) * | 1995-12-22 | 1996-07-25 | Dechema | Elektrochemisches Verfahren zur Bestimmung der Aktivität von Biofilmen auf Festkörperoberflächen mit Hilfe von miniaturisierten Sensoren |
Families Citing this family (29)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5666749A (en) * | 1979-11-02 | 1981-06-05 | Kyowa Hakko Kogyo Co Ltd | Measuring method of activity of animal/botanical tissue |
JPS592277B2 (ja) * | 1980-03-08 | 1984-01-18 | 日本テクトロン株式会社 | インピ−ダンス法における炭水化物利用試験用培地 |
EP0036274B1 (de) * | 1980-03-08 | 1986-11-05 | Japan Tectron Instruments Corporation | Verfahren zur Überwachung von Mikroorganismen und Nährboden |
SE430900B (sv) * | 1981-06-04 | 1983-12-19 | Bo Gustav Mattiasson | Forfarande for bestemning av biokemiska data for mikroorganismer eller encelliga organismer |
US4655880A (en) * | 1983-08-01 | 1987-04-07 | Case Western Reserve University | Apparatus and method for sensing species, substances and substrates using oxidase |
JPH0634005B2 (ja) * | 1983-11-26 | 1994-05-02 | 是 松永 | 細胞の電気化学的識別方法 |
US4614716A (en) * | 1984-12-14 | 1986-09-30 | Rohrback Technology Corporation | Filter cell for electrochemically measuring enzyme concentrations |
GB8523631D0 (en) * | 1985-09-25 | 1985-10-30 | Pena Ltd Paul De | Bioelectrochemical cell |
GB8523630D0 (en) * | 1985-09-25 | 1985-10-30 | Pena Ltd Paul De | Bioelectrochemical cell measurement |
US5196341A (en) * | 1986-03-19 | 1993-03-23 | Cmb Foodcan Plc | Apparatus for detecting micro-organisms |
US4703010A (en) * | 1986-05-02 | 1987-10-27 | The Board Of Regents For The University Of Oklahoma | Electrolytic bioreactor assembly and method |
GB8622748D0 (en) * | 1986-09-22 | 1986-10-29 | Ici Plc | Determination of biomass |
GB8622747D0 (en) * | 1986-09-22 | 1986-10-29 | Ici Plc | Determination of biomass |
GB8724845D0 (en) * | 1987-10-23 | 1987-11-25 | Metal Box Plc | Detecting microorganisms |
GB8824729D0 (en) * | 1988-10-21 | 1988-11-30 | Mb Group Plc | Vessels for use in detection of micro-organisms |
GB8910539D0 (en) * | 1989-05-08 | 1989-06-21 | Metal Box Plc | Electrochemical detection of growth of micro-organisms |
US5158662A (en) * | 1990-11-19 | 1992-10-27 | Osborne Philip S | Device for detecting and continuously measuring the concentration of oxidizable biodegradable substrates in a medium and method |
DE4328689A1 (de) * | 1993-08-26 | 1995-03-02 | Beiersdorf Ag | Verfahren zur Detektion und Zählung von Mikroorganismen |
GB2293241A (en) * | 1994-09-14 | 1996-03-20 | Metal Box Plc | Detection of microbiological contamination of liquid or semi-liquid substances |
US5716506A (en) * | 1995-10-06 | 1998-02-10 | Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Electrochemical sensors for gas detection |
US6890762B1 (en) * | 1996-01-24 | 2005-05-10 | Matsushita Technical Information Services Co., Ltd. | Method for measuring physiocochemical properties of tissues of cells, method for examining chemicals, and apparatus therefor |
US6176989B1 (en) * | 1998-12-28 | 2001-01-23 | Teledyne Technologies Incorp. | Electrochemical gas sensor |
WO2003054792A2 (en) | 2001-08-06 | 2003-07-03 | Vanderbilt University | System and methods for measuring at least one metabolic rate of a plurality of cells |
FR2859788B1 (fr) * | 2003-09-11 | 2006-05-05 | Univ Bourgogne | Cellule de mesure d'activites biologiques et/ou de grandeurs physiologiques de micro-organismes |
CA2559393A1 (en) * | 2004-03-17 | 2005-09-22 | National Research Council Of Canada | Method and apparatus for the detection of microorganisms |
US7664607B2 (en) | 2005-10-04 | 2010-02-16 | Teledyne Technologies Incorporated | Pre-calibrated gas sensor |
JP7174521B2 (ja) * | 2017-12-05 | 2022-11-17 | 住友重機械工業株式会社 | 微生物活性測定センサ及び微生物活性の評価方法 |
CN110320262A (zh) * | 2019-07-04 | 2019-10-11 | 福建省医学科学研究院 | 一种表征生物体能量代谢的方法 |
WO2022169818A1 (en) * | 2021-02-02 | 2022-08-11 | Opteev Technologies, Inc. | Systems and processes for detecting aerosolized viral loads |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3506544A (en) * | 1964-10-09 | 1970-04-14 | Magna Corp | Method of determining microbial populations,enzyme activities,and substrate concentrations by electrochemical analysis |
US3539455A (en) * | 1965-10-08 | 1970-11-10 | Leland C Clark Jr | Membrane polarographic electrode system and method with electrochemical compensation |
US3403081A (en) * | 1967-02-06 | 1968-09-24 | Trw Inc | Bio-chemical sensor and method of using same |
US3838034A (en) * | 1968-04-22 | 1974-09-24 | Gen Electric | Apparatus for detection of catalase-containing bacteria |
US3707455A (en) * | 1968-07-15 | 1972-12-26 | Ibm | Measuring system |
US3743581A (en) * | 1970-10-21 | 1973-07-03 | Bactomatic Inc | Microbiological detection apparatus |
US3813325A (en) | 1972-07-27 | 1974-05-28 | Robertshaw Controls Co | Continuous respirometer apparatus |
GB1433887A (en) | 1973-04-19 | 1976-03-17 | Bactomatic Inc | Microbiological detection apparatus |
US3984766A (en) | 1974-10-15 | 1976-10-05 | Bactomatic Inc. | Digital apparatus for rapidly detecting the growth of and identifying micro-biological organisms |
US4009078A (en) * | 1975-01-24 | 1977-02-22 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Detecting the presence of microorganisms |
SE397731B (sv) * | 1975-03-27 | 1977-11-14 | Servochem | Steriliserbar och regenererbar enzymelektrod samt sett att framstella densamma |
US4149938A (en) * | 1977-11-30 | 1979-04-17 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Electrochemical detection device |
-
1978
- 1978-08-23 JP JP10189778A patent/JPS5529940A/ja active Granted
-
1979
- 1979-05-01 US US06/035,092 patent/US4288544A/en not_active Expired - Lifetime
- 1979-05-15 GB GB7916759A patent/GB2029026B/en not_active Expired
- 1979-08-17 CH CH757079A patent/CH642398A5/de not_active IP Right Cessation
- 1979-08-22 DE DE19792933994 patent/DE2933994A1/de not_active Ceased
- 1979-08-22 FR FR7921194A patent/FR2434199A1/fr active Granted
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3339408A1 (de) * | 1982-11-02 | 1984-05-03 | Kabushikikaisya Advance Kaihatsu Kenkyujo, Tokyo | Verfahren zur elektrochemischen feststellung und klassifizierung mikrobieller zellen |
DE19548300A1 (de) * | 1995-12-22 | 1996-07-25 | Dechema | Elektrochemisches Verfahren zur Bestimmung der Aktivität von Biofilmen auf Festkörperoberflächen mit Hilfe von miniaturisierten Sensoren |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6224078B2 (de) | 1987-05-26 |
US4288544A (en) | 1981-09-08 |
JPS5529940A (en) | 1980-03-03 |
GB2029026B (en) | 1983-03-30 |
CH642398A5 (de) | 1984-04-13 |
FR2434199A1 (fr) | 1980-03-21 |
GB2029026A (en) | 1980-03-12 |
FR2434199B1 (de) | 1983-10-07 |
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