DE3724027C2 - - Google Patents
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- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Description
Nitrifikanten kommen in der Natur nahezu überall vor.
Ihr natürliches Biotop ist der Erdboden. Hier sind sie
wesentlicher Bestandteil der bakteriellen Bodenflora.
Die einzelnen Arten dieser Gattungen unterscheiden sich
hinsichtlich ihrer Nährstoffansprüche und Kulturbe
dingungen erheblich. So wird das Wachstum dieser Or
ganismen entscheidend durch die Temperatur, den Sauer
stoffpartialdruck, den pH-Wert sowie das Nährstoffan
gebot beeinflußt. Einige Arten wachsen z. B. obligat
chemolithoautotroph, während andere in Gegenwart or
ganischer Substanzen die höchsten Zellerträge liefern.
Für die Kultivierung dieser Bakterien ist es somit von
grundlegender Bedeutung, daß die einzelnen Wachstums
parameter gezielt auf einzelne Arten abgestellt werden.
Gemäß ihres natürlichen Stoffwechsels finden Nitri
fikanten auch industriell große Bedeutung. Ihre Stoff
wechselleistung nutzt man z. B. in Kläranlagen, in denen
sie in einzelnen Nitrifikationsstufen für die Umsetzung
des Ammoniaks sorgen. Ein derartiges biologisches System
ist aber naturgemäß anfällig gegenüber veränderten
Umweltbedingungen. So können beispielsweise die oben
erwähnten Parameter Temperatur, Sauerstoffpartialdruck,
pH-Wert und das Nährstoffangebot die Leistungsfähigkeit
des gesamten Systems entscheidend beeinflussen, so daß
es nicht selten im Verlauf des Nitrifikationsprozesses
zu einer drastischen Verringerung der Umsatzraten für
Ammonium oder Nitrit kommt, die darauf zurückzuführen
ist, daß die Stoffwechselaktivität der Mikroorganismen
beeinträchtigt wird. Die Beeinträchtigung kann sogar so
weit führen, daß die für die Nitrifikation verant
wortlichen Bakterien absterben oder zumindest für
längere Zeit inaktivieren.
Ein Zusammenbruch der Bakterienpopulation hat weit
reichende Folgen, denn es ist nicht nur die Leistungs
fähigkeit des Systems für den derzeitigen Augenblick zum
erliegen gekommen, vielmehr kann es bis zu mehreren
Wochen dauern, bis sich eine wirksame Bakterienkopula
tion wieder aufgebaut hat. Das Verstreichen einer derart
langen Zeit führt aber zu hohen wirtschaftlichen Ver
lusten.
Zu einer vergleichbaren Situation kommt es beim Start
einer neuen Anlage bzw. bei einem nicht kontinuierlichen
Nitrifikationsprozeß. Nitrifikanten sind zwar natür
liche, fast überall vorkommende Bakterien, ihr zahlen
mäßiges Auftreten in der Natur reicht aber nicht zur
industriellen Anwendung. Für einen effizienten Nitri
fikationsprozeß ist eine Anreicherung dieser Organismen
zumindest um den Faktor 100 erforderlich. Eine solche
Anreicherung ist naturgemäß aufwendig und abhängig vom
verwendeten Ausgangsmaterial, in dem sich die Bakterien
befinden. Für gängige Nitrifikationsverfahren wird im
allgemeinen Abwasser verwendet, dessen Bakterienpopu
lation ebenfalls stark variiert und dessen Bestand an
Nitrifikanten zahlenmäßig nicht untersucht wird. Die
Effizienz eines Nitrifikationsprozesses ist somit bei
Anwendung bisheriger Verfahren abhängig von der natür
lich vorkommenden Bakterienpopulation.
Ammonium, Nitrit und insbesondere auch Nitrat stören
nicht nur im Abwasser, sondern müssen z. B. auch aus
Trinkwasser eliminiert werden. Insbesondere bei solchen,
durch andere Stoffe wenig belasteten Systemen, stellt
sich das Problem der Beimpfung und Anreicherung von
Nitrifikanten. Einerseits ist eine zusätzliche Belastung
mit weiteren Verunreinigungen unerwünscht, andererseits
ist das zum raschen Aufwuchs von Nitrifikanten erfor
derliche Inoculum möglichst groß zu wählen. Der Einsatz
biologischer Systeme scheitert daher häufig an dieser
Diskrepanz.
Vergleichbare Probleme stellen sich auch in der Aqua
ristik sowie in der Teichwirtschaft. Hier kommt es
regelmäßig zu toxischen Ammoniak bzw. Nitritkonzen
trationen. Insbesondere werden derartige Konzentrationen
beim Überbesatz der Becken oder Teiche erreicht und
führen dann sehr rasch zum Fischsterben. Um diese
Gefahren zu beseitigen, ist eine regelmäßige Wasserkon
trolle und ggf. ein Wasseraustausch erforderlich. Diese
Maßnahmen sind jedoch sehr zeit- und kostenintensiv. Sie
lassen sich auch nicht durch chemische Verfahren er
setzen.
Zur Lösung dieser Probleme ist es vorstellbar, Rein-
oder Mischkulturen von nitrifizierenden Bakterien
einzusetzen. Häufig scheitern derartige Vorhaben aber
daran, daß zum erforderlichen Zeitpunkt keine aktiven
Kulturen vorhanden sind, die unmittelbar verwendet
werden können und eine jeweilige Anzucht dieser Bak
terien nur unter definierten Laborbedingungen möglich
ist. Darüber hinaus wäre aufgrund der extrem langen
Generationszeiten dieser Organismen von bis zu mehreren
Tagen eine entsprechende Anzucht unmittelbar vor der
Anwendung unmöglich.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, einen
solchen Stamm nitrifizierender Bakterien zu kultivieren,
der einerseits zur Erzeugung hoher Zellerträge geeignet
ist, andererseits sich bei Anzucht unter diesen Be
dingungen anschließend auf mineralisches oder mit
gelösten organischen Substanzen belastetes Medium
überführen läßt, ohne daß dadurch zur Wiederaufnahme der
Nitrifikationsleistung eine lange lag-Phase entsteht,
bzw. die Bakterien überhaupt nicht reaktivieren.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
Die Ansprüche 2 bis 5 nennen Ausgestaltungen der Erfindung.
- 1. Mineralisches Grundmedium
0,5 g NaCl; 0,05 g MgSO4 · 7 H2O; 0,15 g KH2PO4; 7,0 mg CaCO3; 0,05 mg (NH4)6Mo7O24 · 4H2O; 0,15 mg FeSO4 7H2O; ad 1000 ml aqua dest. - 2. Autotrophes Medium
Mineralisches Grundmedium; 0,2-2,0 g NaNO2; pH 7,4-7,6 nach erfolgter Sterilisation. - 3. Mixotrophes Medium
Mineralisches Grundmedium; 0,2-2,0 g NaNO2; 0,55 g Natriumpyruvat; 1,5 g Hefeextrakt; 1,5 g Bacto- Pepton; pH 7,4. - 4. Hererotrophes Medium
Mineralisches Grundmedium; 0,55 g Natriumpyruvat; 1,5 g Hefeextrakt; 1,5 g Bacto-Pepton; pH 7,4.
Im Gegensatz zu Ammoniakoxidanten wachsen Nitritoxidan
ten auch in Gegenwart organischer Substrate. Einige
Arten liefern beim mixotrophen oder heterotrophen
Wachstum sogar deutlich höhere Zellerträge als unter
rein chemolithoautotrophen Bedingungen. So zeichnet sich
beispielsweise die Art Nitrobacter hamburgensis durch
diese Eigenschaft aus (Arch. Microbiol. 136, 281-283).
Unter mixotrophen Anzuchtsbedingungen erreicht der Zell
ertrag Werte zwischen 30 und 35 mg Gesamtzellprotein/l.
Der Zellertrag liegt somit um mehr als das Zehnfache
höher als unter rein chemolithoautotrophen Bedingungen.
Nitritoxidanten, die unter heterotrophen Bedingungen ihr
Wachstumsoptimum zeigen, sind bislang nicht bekannt und
werden im weiteren erstmals durch die neue Art Nitro
bacter nov. spec. T3 =DSM 4153 beschrieben.
Zur Verwendung des neuen Mikroorganismus im Rahmen der
Abwasser- und Trinkwasserreinigung sind hohe Zellmengen
erforderlich. Nitrifikanten werden daher unter optimalen
Wachstumsbedingungen kultiviert und anschließend zur
Erhöhung der Zelldichte zentrifugiert. Das sich er
gebende Sediment wird anschließend resuspendiert.
Grundsätzlich eignen sich zur Resuspension sogenannte
"Waschlösungen", die in ihren Zusammensetzungen bis auf
die die Energiequelle darstellende Substanz den jewei
ligen Nährmedien entsprechen. Zusätzlich kann 1 ml
Glycerin/l der Suspensionslösung zugefügt werden. Bei
der Resuspension werden die Bakterien bevorzugt auf eine
Zellkonzentration von 1011 bis 1012 Zellen/ml ein
gestellt. Derartige Suspensionen lassen sich dann zur
Beaufschlagung von Trägermaterialien verwenden.
Als Trägermaterialien zur Immobilisierung von Nitrifi
kanten eignen sich offenporige poröse Materialien.
Hierzu zählen Aktivkohle mit einer inneren Oberfläche
zwischen 500 und 1500 m2/g, die vorzugsweise in ge
körnter Form verwendet wird, sowie Zeolithe, die zu den
silikatischen Mineralien gehören. Letztere zeichnen sich
insbesondere dadurch aus, daß sie das in ihren Gitter
hohlräumen enthaltene Wasser mit steigender Temperatur
abgeben und beim Abkühlen wieder aufnehmen. Darüber
hinaus besitzen sie Ionenaustauschereigenschaften bzgl.
ihrer relativ frei beweglichen Alkali-, Erdalkali- und
Ammoniumionen sowie die Fähigkeit zur Adsorption be
stimmter organischer Verbindungen. Als Trägermaterial
läßt sich auch Sinterglas verwenden. Dieses aus Glaskör
pern oder Glaspulver hergestellte Material zeichnet sich
durch seine mineralischen Bestandteile sowie seine
Porösität aus. Letztlich sind auch aus organischen
Festkörpern bestehende Ionenaustauscher als Träger
materialien geeignet. Sie besitzen im allgemeinen eine
hydrophile Gelstruktur mit großer Oberfläche und sind
als makroporöse Ionenaustauscher besonders geeignet.
Zur Beaufschlagung mit Bakterien werden die Träger
materialien in den Resuspensionslösungen mit den Zell
konzentrationen von 1011 bis 1012 Zellen/ml inkubiert.
Die Inkubation erfolgt bei einer Temperatur im Bereich
von 20-30°C. Auf Trägermaterialien mit einem Volumen
von 10 cm3 werden hierzu 1-5 ml der Bakteriensuspension
gegeben, bis die gesamte Flüssigkeit vom Trägermaterial
aufgenommen ist. Bei großer Aufnahmekapazität kann die
Menge der eingesetzten Bakteriensuspension soweit erhöht
werden, bis die maximale Aufnahmekapazität des Trägerma
terials erreicht ist.
Das mit Bakteriensuspension beaufschlagte Trägermaterial
wird anschließend getrocknet. Hierzu wird das Material
über einen Zeitraum von beispielsweise 5 Tagen bei einer
Temperatur zwischen 18 und 25°C gelagert, so daß eine
schonende und gleichmäßige Wasserabgabe erfolgt. Die
Trocknung kann auch dadurch beschleunigt werden, daß das
beaufschlagte Trägermaterial bei Unterdruck in ent
sprechenden Unterdruckgefäßen getrocknet wird. Hierdurch
kann der Trocknungsprozeß auf 24 h verkürzt werden.
Das getrocknete und mit Bakterien beaufschlagte Träger
material ist zur weiteren Lagerung möglichst unter
Luftabschluß und trocken aufzubewahren. Es empfiehlt
sich eine Lagerung in evakuierten und verschweißten
Kunststoffbeuteln, die anschließend bei Raumtemperatur
oder bei 4°C gelagert werden können.
Das beladene Trägermaterial kann bei Bedarf direkt ver
wendet werden. Es ist bei der möglichst optimalen Wachs
tumstemperatur der wäßrigen Lösung zuzugeben, in der
die biologischen Umsetzungsprozesse stattfinden sollen.
Bei suboptimaler Temperatur verlangsamt sich der Nitri
fikationsprozeß. Es lassen sich aber auch unter Ver
wendung des getrockneten Materials aktive Vorkulturen
erzeugen, indem zunächst frisches synthetisches Nähr
medium beimpft wird und diese Kultur dann der zu rei
nigenden wäßrigen Lösung zugegeben wird. In beiden
Fällen ist es nicht erforderlich, daß die Bakterien zur
Aufnahme ihrer Nitrifikationsleistung am Träger immo
bilisiert bleiben. Sie können sich auch ablösen und als
frei bewegliche Zellen stoffwechselphysiologisch aktiv
werden.
Der neue Mikroorganismus läßt sich auch zur Nitrifikation
in Verbindung mit einer Nitratreduktion verwenden.
Hierzu waren bisher mehrstufige biologische Prozesse
notwendig, die z. B. bei der Abwasserreinigung neben
einer Nitrifikationsstufe eine hiervon räumlich ge
trennte Denitrifikationsstufe vorsahen. Beide Prozesse,
die Nitrifikation und die Denitrifikation wurden von
stoffwechselphysiologisch völlig unterschiedlichen
Organismengruppen bewirkt. Der Gesamtaufwand zur Stick
stoffentfernung war daher entsprechend den andersartigen
Kulturbedingungen für Nitrifikanten und Denitrifikanten
erheblich.
Nitrifikanten sind unter bestimmten Voraussetzungen auch
in der Lage, Nitrat bzw. Nitrit zu reduzieren und gas
förmige Stickstoffverbindungen wie N2O, NO oder NO2
freizusetzen. Entscheidend hierfür ist eine Verringerung
des Sauerstoffpartialdruckes im Kulturmedium. Beide
Prozesse, die Nitrat- bzw. Nitritreduktion und die Ni
trifikation laufen nebeneinander her, wobei sich in
wenig oder nicht gerührten Kulturen Zonen unterschied
licher, d.h. höherer und niedrigerer Sauerstoffpartial
drucke ergeben. In den Zonen höherer Sauerstoffpartial
drucke findet dann die Nitrifikation statt, während in
Zonen niedriger Sauerstoffpartialdrucke die Nitrit- bzw.
Nitratreduktion erfolgt.
Ebenso lassen sich immobilisierte Nitrifikanten für ein
derartiges Verfahren zur gekoppelten Nitrifikation/
Nitrit- bzw. Nitratreduktion verwenden. Ein besonderer
Vorteil von immobilisierten Zellen ergibt sich dadurch,
daß die Mikroorganismen gezielt an Orte bestimmter
Sauerstoffpartialdrucke geführt und dort zu entsprechen
den Stoffwechselleistungen gebracht werden können. Eine
Stickstoffelimination läßt sich somit einstufig mit
relativ einfachen Mitteln ohne zu verändernde Milieuver
hältnisse erreichen.
Bei den meisten bisher isolierten Stämmen nitrifi
zierender Bakterien ist die Nitrifikationsleistung trotz
hoher Zellmengen sehr gering. Dies ist als Folge des
Milieuwechsels von Komplexmedium zu annähernd litho
autotrophen Bedingungen zu erklären. Auch der plötzliche
z. B. bei der Anwendung in Aquarien auftretende relativ
hohe Sauerstoffpartialdruck, der einer Sauerstoff
sättigung des Wassers annähernd gleichkommt, trägt zur
Beeinträchtigung der Nitrifikationsleistung insbesondere
bei den Nitritoxidanten bei. Sämtliche bisher bekannte
Arten von Nitrobacter zeigen dieses ungünstige
Verhalten.
Der neue Mikroorganismus Nitrobacter nov. spec. T3
verhält sich dagegen völlig anders. Dieser Organismus
unterscheidet sich zwar morphologisch kaum von bis
herigen Arten, er zeigt aber deutliche physiologische,
biochemische und genetische Besonderheiten. Sein we
sentliches Unterscheidungsmerkmal ist das Wachstums
verhalten auf heterotrophem Medium sowie in Gegenwart
von Nitrit. Diese und weitere Merkmale des neuen Mi
kroorganismus sind in den abhängigen Ansprüchen be
schrieben und nachstehend anhand der Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigt
Fig. 1 bis 4 Wachstumskurven der Art Nitrobacter nov. spec. T3
nach heterotropher Anzucht in Gegenwart unter
schiedlicher Nitritkonzentrationen,
Fig. 5 die schematische Darstellung einer
gelelektrophoretischen Trennung der Membran
proteine aus N. nov. spec. T3 im Vergleich zu N.
hamburgensis X14 und
Fig. 6 die schematische Darstellung einer gelelek
trophoretischen Trennung der DNA aus N. nov. spec.
T3 im Vergleich zu Nitrobacter hamburgensis X14.
In Fig. 1 ist die Wachstumskurve von Nitrobacter nov.
spec. T3 nach heterotropher Anzucht dargestellt. Diese
Kurve zeigt eine typische lag-Phase zu Beginn des Ver
laufs, eine sich daran anschließende logarithmische
Phase sowie schließlich eine stationäre Phase mit einem
Plateau nach 45 Tagen. Der erreichte Zellertrag liegt
mit 50 mg Gesamtzellprotein/l um ca. 60% höher als bei
N. hamburgensis, der von allen Stämmen nitrifizierender
Bakterien das bislang beste Wachstum zeigte.
Eine weitere physiologische Besonderheit der neuen Art
N. nov. spec. T3 ist in den Fig. 2 bis 4 dargestellt.
Sie zeigen Wachstumskurven für diesen Organismus in
Gegenwart unterschiedlicher Nitritkonzentrationen. In
allen Fällen geht mit einer Abnahme der Nitritkonzen
tration eine Proteinzunahme einher, wobei der nach 45
Tagen erreichte Zellertrag im Vergleich zur hetero
trophen Anzucht mit zunehmender Ausgangskonzentration
von Nitrit geringer wird. Fig. 2 zeigt das Wachstum bei
einer anfänglichen Nitritkonzentration von 0,5 g
NaNO2/l. Der Zellertrag erreicht nach 45 Tagen einen
Vergleichswert von etwa 36 mg Gesamtzellprotein/l und
steigt im weiteren Verlauf bis auf etwa 38 mg Gesamt
zellprotein/l an. Das eingesetzte Nitrit ist nach 15
Tagen oxidiert. Der Wachstumskurve nach Fig. 3 liegt ein
Versuch mit einer Nitritkonzentration von 1,0 g NaNO2/l
zugrunde. Die Wachstumgskurve zeigt nunmehr keinen
gewohnten Verlauf. Es existiert keine logarithmische
Wachstumsphase. Der Proteingehalt steigt langsam und
unregelmäßig an und erreicht nach 45 Tagen einen Wert
von ca. 21 mg Gesamtzellprotein/l. Die eingesetzte
Nitritkonzentration hemmt das Wachstum signifikant. Das
eingesetzte Nitrit ist erst nach 29 Tagen verbraucht.
Eine extreme Wachstumshemmung verdeutlicht Fig. 4.
Obgleich das eingesetzte Nitrit mit annähernd gleicher
Umsatzrate wie bei den in Fig. 2 und 3 dargestellten
Versuchen oxidiert wird, steigt der Proteingehalt hier
kaum an. Erst nach 39 Tagen als die Nitritkonzentration
auf 0,5 g NaNO2/l abgefallen war, konnte eine geringe
Proteinzunahme gemessen werden. Der Vergleichswert nach
45 Tagen beträgt ca. 13 mg Gesamtzellprotein/l und liegt
damit im Vergleich zu heterotrophen Anzucht um den
Faktor 4 niedriger. Dieses Wachstumsverhalten unter
streicht die starke heterotrophe Potenz dieser Art, was
allerdings nicht zu Lasten des lithoautotrophen Wachs
tums geht. Chemolithoautotroph wächst dieser Organismus
im Vergleich zu übrigen Vertretern dieser Gattung
ähnlich.
Eine wesentliche Eigenschaft zeichnet N. nov. spec. T3
dadurch aus, daß nur relativ kurze Anpassungszeiten
erforderlich sind, um bei veränderten Sauerstoffpartial
drucken, insbesondere Erhöhungen, zu nitrifizieren. Der
Nachteil einer mangelnden Adaptationsleistung bei her
kömmlichen Arten beeinträchtigt, wie bereits dar
gestellt, die Nitrifikation. Durch die Verwendung dieses
neuen Bakteriums wird erstmalig die Beeinträchtigung
durch "Sauerstoffstreß" bei Nitritoxidanten überwunden.
Auch die Induktion der Nitritoxidoreduktaseaktivität
läßt sich messen. Nitritoxidoreduktase ist das mem
brangebundene Schlüsselenzym der Nitritoxidation. Es ist
nach bisherigen Kenntnissen induzierbar sowohl durch
Nitrit als auch durch Nitrat. Seine Aktivität läßt sich
dagegen durch die Erhöhung des Sauerstoffpartialdrucks
steigern. Mikrokalorimetrische Versuche haben ergeben,
daß für N. nov. spec. T3 8 bis 10 Stunden ausreichen,
um nach Erhöhung des Sauerstoffpartialdrucks bis zur
Sauerstoffsättigung eine Induktion der Nitritoxidoreduk
taseaktivität zu erreichen, die aufgrund einer meßbaren
Wärmeentwicklung bei der Nitritoxidation erkennbar ist.
Gegenüber allen anderen Stämmen der Gattung Nitrobacter
zeigt N. nov. spec. T3 auch eine biochemische Besonder
heit, die in einer gelelektrophoretischen Trennung der
Membranproteine deutlich wird. Fig. 5 zeigt eine SDS-
Polyacrylamidgelelektrophorese dieser Proteine. Die
große Untereinheit der Nitritoxidoreduktase hat bei
allen bislang untersuchten Stämmen ein relatives Mole
kulargewicht von 115 000. Bei N. nov. spec. T3 weicht
das Molekulargewicht hiervon ab und liegt bei ca.
130 000. Aber auch andere Membranproteine sind in ihrem
relativen Molekulargewicht verändert. So besitzt die 2.
Untereinheit der terminalen Oxidase, das Cytochrom aa3,
bei N. nov. spec. T3 ein mit 27 000 um ca. 1000 geringes
relatives Molekulargewicht als in den übrigen Fällen.
Das membrangebundene Cytochrom c liegt hingegen nach
gelelektrophoretischer Trennung etwas oberhalb der auch
für alle anderen Arten typischen Vergleichsbande aus N.
hamburgensis X14.
Genetisch wird N. nov. spec. T3 ferner durch den Besitz
eines großen Plasmides charakterisiert. Plasmide sind
bei Nitrobacter bislang nur bei Stämmen der Art N.
hamburgensis nachgewiesen worden. Sämtliche untersuchten
Stämme der Art N. winogradskyi sind dagegen plasmidfrei.
Diese Tatsache hat im Laufe der Zeit dazu geführt, den
Besitz zumindest bestimmter Plasmide wie beispielsweise
im Falle von N. hamburgensis als Artcharakteristikum zu
deuten. Beide bislang bekannten Stämme dieser Art zeigen
ein identisches Plasmidmuster aus drei verschieden
großen Plasmiden pPB11, pPB12, pPB13 bzw. pPB21, pPB22
und pPB23 mit Molekulargewichten von 76, 124 bzw. 182 MD
(Pohl, Dissertation, Universität Hamburg, 1986).
N. nov. spec. T3 weist dieses Plasmidmuster nicht auf,
sondern besitzt nur ein Plasmid. Gelelektrophoretische
Molekulargewichtsbestimmungen ergeben für dieses Plasmid
ein relatives Molekulargewicht von 80 ± 3 MD. Fig. 6
zeigt, schematisch dargestellt, eine gelelektropho
retische Trennung der Plasmide aus N. hamburgensis und
N. nov. spec. T3 nach Cäsiumchlorid-Ethidiumbromid
-Dichtegradientenzentrifugation. Das Plasmid aus N. nov.
spec. T3 genannt pPB31, zeigt dabei eine relative
Mobilität die zwischen der der Referenzplasmide pPB11
und pPB12 liegt. Hieraus läßt sich das Molekulargewicht
von 80 ± 3 MD ermitteln.
Der Besitz genau eines Plasmides ist für N. nov. spec.
T3 charakteristisch. Es fällt auf, daß dieses Plasmid
pPB3l auch bei unterschiedlichen Anzuchtsbedingungen
stabil ist. Ein Plasmidverlust konnte auch ohne zusätz
lichen Selektionsdruck nicht beobachtet werden. Selbst
der Einsatz mutagener Agenzien führte nicht zu einem
Auftreten plasmidfreier Mutanten. Es ist daher an
zunehmen, daß bei der Kultivierung von N. nov. spec. T3
unter den angegebenen Bedingungen eine Expression
stoffwechselphysiologisch relevanter Plasmidgene er
reicht und somit ein Selektionsdruck zur gezielten
Plasmidreplikation entsteht. Daß sich N. nov. spec. T3
aber genotypisch von allen bisher bekannten Nitritoxi
danten durch den Besitz dieses Plasmides unterscheidet,
läßt die Plasmidfunktion naheliegend mit den physio
logischen Leistungen dieses Bakteriums in Verbindung
treten. Einem plasmidfreien Stamm wird es somit an den
wesentlichen Stoffwechselleistungen fehlen.
N. nov. spec. T3 bietet nicht nur bei der Anwendung der
Nitrifikation Vorteile gegenüber bisher bekannten
Nitritoxidanten, sondern zeichnet sich auch durch lange
Zeiten stoffwechselphysiologischer Aktivität in ruhenden
Kulturen aus. So sind z. B. mikroaerophil auf
heterotrophem Medium kultivierte Zellen noch nach drei
Monaten aktiv. Sie lassen sich nach dieser und noch nach
längerer Zeit lithotroph in sauerstoffreichem Medium
kultivieren und beginnen dort nach wenigen Tagen mit der
Nitrifikation. Diese besondere Stoffwechselleistung, das
überdurchschnittlich gute Wachstum unter heterotrophen
Bedingungen sowie die sich daran anschließende
lithotrophe Nitrifikation ohne längere Adaptationszeiten
zeichnen diesen Organismus ebenso aus wie seine Sauer
stofftoleranz nach mikroaerophiler Anzucht.
Claims (5)
1. Mikroorganismus der Gattung Nitrobacter, hinterlegt
bei der Deutschen Sammlung von Mikroorganismen,
D-3400 Göttingen mit der Eingangsnummer DSM 4153.
2. Plasmid-DNA aus dem Mikroorganismus der Gattung
Nitrobacter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Plasmid-DNA in vivo in kovalent-geschlossen
circulärer Form vorliegt, und, ausgehend von dem
elektrophoretischen Wanderungsverhalten in einem 0,5
%igen Agarose-Gel, das Molekulargewicht 80 ± 3 MD besitzt.
3. Plasmid-DNA nach Anspruch 2, erhältlich durch in vivo
Replikation in dem Mikroorganismus der Gattung
Nitrobacter nach Anspruch 1 durch aerobe oder mikro
aerophile Anzucht der Zellen unter lithoautotrophen,
mixotrophen oder heterotrophen Kulturbedingungen.
4. Plasmid-DNA nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Plasmide ohne zusätzlichen
Selektionsdruck identisch repliziert und auf Tochter
zellen übertragen werden können.
5. Verwendung des Mikroorganismus der Gattung Nitro
bacter nach Anspruch 1 zur Abwasser- und/oder Trink
wasserreinigung.
Priority Applications (9)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873724027 DE3724027A1 (de) | 1987-07-21 | 1987-07-21 | Verfahren zur nitrifikation, einen hierfuer geeigneten mikroorganismus sowie die im mikroorganismus enthaltene plasmid-dna |
PCT/EP1988/000651 WO1989000547A1 (en) | 1987-07-21 | 1988-07-19 | Process for nitrification and nitrogen removal by nitrifying bacteria |
AU21319/88A AU2131988A (en) | 1987-07-21 | 1988-07-19 | Process for nitrification and nitrogen removal by nitrifying bacteria |
KR1019890700488A KR890701480A (ko) | 1987-07-21 | 1988-07-19 | 질화세균에 의한 질화 및 질소제거 방법 |
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