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Verfahren zur Förderung des Wachstums und der Aktivität von Mikroorganismen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Förderung des Wachstums und der
Aktivität von Mikroorganismen und stellt eine Abänderung und weitere Ausbildung
des Verfahrens nach Patent 648:347 dar.
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Im Patent 648 347 ist ein Verfahren beschrieben, nach dem zum Zwecke
der Förderung des Wachstums von Mikro- und' anderen Organismen und der Förderung
der Aktivität von im Tier- und Pflanzenkörper entstehenden Agentien, wie Enzymen,
Hormonen, Vitaminen u. dgl., das zu behandelnde Gut mit elektromagnetischen Wellen
aus dem Bereiche zwischen izom und i,8mun Länge bestrahlt wird. Die Wellenlänge
und die anderen. Bestrahlungsbedingungen werden nach dem älteren Verfahren in Anpassung
an das zu behandelnde Gut derart gewählt, daß die bestimmte gewünschte Beeinflussung
erzielt wird.
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Es zeigte sich, daß bei Bestrahlung von Mikroorganismen besonders
günstige Resultate erzielbar sind, wenn der zu beeinflussende Organismus bestrahlt
und in der von der bestrahlten Kultur abgeimpften Kultur oder in. einer durch aufeinanderfolgendes
überimpfen erhältlichen Reihe von Kulturen zur Entwicklung gebracht und die Bestrahlung
des Organismus bzw. seine weitere Entwicklung derart vorgenommen wird, daß die angestrebte
Wirkung in einer bestimmten Kultur der Kulturenreihe eintritt. Wird z. B. m einem
Gärungsbetriebe eine große Aussaatmenge an Gärungserregern benötigt, so wird die
ursprüngliche Kultur bestrahlt und nachher durch Vermehrung in mehreren aufeinanderfolgenden
Kulturen, ohne daß wieder bestrahlt wird, auf die erforderliche Menge gebracht.
Diese Arbeitsweise empfiehlt sich deshalb, weil es praktisch schwierig ist, große
Aussaatmengen zu bestrahlen. Es ergab sich, daß Bestrahlungen, die auf die bestrahlte
Kultur als solche oder auf irgendeine . der nächstfolgenden Kulturen der Reihe keine
befriedigende Wirkung ausüben, dennoch geeignet sind, auf eine bestimmte der späteren
Kulturen der Kulturenreihe, ohne daß Beine der durch aufeinanderfolgendes überimpfen
erhältlichen Kulturen bestrahlt wird, eine günstige Wirkung auszuüben. Von dieser
Erscheinung wird Gebrauch gemacht, wenn ein angestrebter Effekt weder in der bestrahlten
Kultur selbst, noch m einer beliebigen Kultur der Kulturenreihe, sondern in einer
bestimmten Kultur der Reihe erreicht werden soll. In diesem Falle erfolgt die Wahl
der Bestrahlungs- und Entwicklungsbedingungen bloß mit Rücksicht darauf, daß der
,gewünschte Effekt
in der vorgesehenen Kultur eintritt, und ohne
Rücksicht darauf, welcher EiTelzt in der bestrahlten Kultur oder in den späteren
Kulturen außer der bestimmten vorgeseheri6' Kultur hervorgerufen wird.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung kann auch derart ausgeführt werden,
daß der zu beeinflussende Mikroorganismus nicht nur in einer Kultur, sondern in
zwei oder mehreren Kulturen einer Reihe hintereinander überimpfter und zur Entwicklung
gebrachter Kulturen bestrahlt wird. Bei dieser Ausführungsart des Verfahrens können
die durch einen Organismus dank der Bestrahlung erworbenen besseren Eigenschaften
auf die folg?nden Kulturen übertragen und bei weiterer Bestrahlung in noch höherem
Malk verbessert werden. Es ist aber auch möglich, derart zu bestrahlen, daß ein
zunächst nicht befriedigendes Resultat erzielt wird und erst die weitere Kultivierung
bzw. Bestrahlung- das gewünschte Ergebnis gewährleistet. Die Zahl der getrennten
Bestrahlungen und ihre Anordnung in bezug auf die Kulturerfolge, die Dosierung jeder
der Bestrahlungen (Wellenlänge, Intensität, Dauer der Bestrahlung usw.) wird gleichfalls
derart gewählt, daß die angestrebte Wirkung erst in jener Kultur der Gesamtfolge
eintritt, in der sie gewünscht wird, während der sich z. B. die erforderliche Aussaatmenge
bilden soll.
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Zur Durchführung der Bestrahlung werden zweckmäßig die von einem Hochfrequenzschwingungsgenerator
erzeugten Schwingungen verwendet. Es können alle in der Technik bereits bekannten
Schaltungen zur Anwendung gelangen. Die Ermittlung der jeweils geeigneten Bestrahlungsbedingungen
erfolgt empirisch. Es muß von Fall zu Fall durch Versuche festgestellt werden, in
wieviel Kulturen die Fortptlanzung des einmalig bestrahlten l#Iikroorgat@ismus vor
sich zu gehen hat bzw. wie v iel Kulturen bestrahlt werden müssen, wie oft, wie
lange und unter welchen sonstigen Bedingungen in den einzelnen Kulturen zu bestrahlen
ist, damit das Optimum der Wirkungen erreicht werde.
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Mitunter erweist es sich als zweckmäßig, in einer oder in einigen
der Kulturen andere Bestrahlungsbedingungen als in den übrigen Kulturen der gleichen
Reihe anzuwenden. Es kühlten selbstverständlich nicht nur zwei, sondern ebenso drei
und mehr verschiedene Gr";lipcn vor. Bestrahlungsbedingungen zur Anwe ndung kommen.
Es konnte auch festgestellt werden, daß die Anwendung wechselnder Bestrahlungsbedingungen
in einer und derselben Kultur günstige Wirkungen ergibt. Die _;nderung der Bedingungen
isi verschiedenen, Kulturell oder in einer und derselben Kultur empfiehlt sich z.
B., wenn die unmittelbare Anwendung der die angestrebte Wirkung ergebenden Bedingungen
Schädigungen hervorrufen würde. In Fällen dieser Art kann die zu beeinflussende
Kultur auf die vorgesehene Beeinflussung durch Bestrahlung unter anderen Bedingungen
entweder früherer Kulturen oder der zu beeinflussenden Kultur selbst vorbereitet
werden. Ausführungsbeispiel i Es wurden in zwei Kolben je 25o ccm Malzwürze von
12" Balling mit gleichen Mengen Hefe der Gattung Saccharomyces cerevisiae beimpft
(Kultur I). . Einer dieser Kolben wurde im Kondensatorfeld eines Kurzwellensenders
mit der 5-m-Welle bei der Intensität von i 5o Milliampere, bei 7,2 Resonanz und
der Temperatur von 28° C (unter Kühlung) innerhalb von 2.1 Stunden dreimal je 2o
Minuten bestrahlt. Der Inhalt des Kolbens wurde auch während der übrigen Zeit auf
28° C gehalten. Der andere Kolben wurde die vollen 24 Stunden hindurch in einem
Thermostaten gleichfalls auf 28° C gehalten, blieb aber urbestrahlt. Vom Inhalt
beider Kolben wurden je 2o ccm abgenommen und auf frischem gleichem Nährboden zur
Gärung gebracht (Kultur 11). Die Abimpfungen wiederholten sich unter den gleichen
Bedingungen noch viermal (Kulturen III, IV, V, VI), so daß im ganzen und in beiden
Reihen, da weiterhin nicht mehr bestrahlt wurde, fünf unbestrahite Kulturen hintereinander
entwikkelt wurden. Die Ausbeute wurde in jeder einzelnen Kultur bestimmt. Die Bestimmungen
ergaben, daß die von der bestrahlten Ausgangskultur ausgehenden Kulturen Ausbeuten
aufwiesen, die in der zweiten um etwa 50,/o und in der dritten Kultur um etwa 2
0'0 geringere Werte hatten als die Ausbeuten der entsprechenden von der urbestrahlten
Kultur ausgehenden Kulturen. Die vierten Kulturen verhielten sich gleich. Dagegen
zeigten die fünfte bzw. sechste Kultur in der Reihe der bestrahlten Kultur vergleichsweise
eine um etwa 4 bzw. i o 0;ö erhöhte Ausbeute. Ausführungsbeispiel e Es wurde im
Kondensatorfeld eines Kurzwellensenders Saccharomyces cerevisiae in einem Gefäß
auf Bierwürze-Agar, Schrägkultur, mit der i 5-m-Welle bei der Intensität von i 5o
Miniampere, bei 7,2 Resonanz und bei 28°C (unter Kühlung) innerhalb von 2:1 Stunden
dreimal je i Minute (Kultur Bi) bzw. 5 Minuten (Kultur C1) bzw. io Minuten (Kultur
D,) bestrahlt. Eine Vergleichskultur (KulturAl) blieb urbestrahlt. Nach 24Stunden
waren sämtliche Kulturen mehr oder weniger stark entwickelt. Nun wurden von allen
vier Kulturen Abimpfungen auf frischem
gleichem Nährboden vorgenommen
(neue KulturenAo, B2, -C2 und D2). Die Kultur A@ blieb urbestrahlt. Die Kulturen
B2, C2 und D2 wurden bestrahlt, und zwar unter den angegebenen Bedingungen wieder
dreimal innerhalb von 24 Stunden: B2 je i Minute, C2 je 5 Minuten und D2
je io Minuten. In sämtlichen Fällen der erneuten Bestrahlung entwickelte
sich die zweite Kultur rascher und kräftiger als die entsprechende einmal bestrahlte
Ausgangskultur und die urbestrahlte Kultur A2. Unter den drei bestrahlten zweiten
Kulturen erwies sich die Kultur C.- als die am kräftigsten entwickelte. Die mikroskopische
Prüfung ergab; daß in der Kultur C2 am meisten und am kräftigsten entwickelte Zellen
vorhanden waren. Ausführungsbeispiel 3 Es wurde im Kondensatorfeld eines Kurzwellensenders
Clostridium butyricum in einem Gefäß auf flüssiger stärkehaltiger Maische mit der
4-m-Welle bei der Intensität von 75 Milliampere, b:i 4,8 Resonanz und bei 37°'C
(unter Kühlung) innerhalb von 24 Stunden zweimal je 5 bzw. io bzw. 2o Minuten hindurch
bestrahlt (Kulturen B1, Cl, Dl). Die Vergleichskultur Al blieb unhestrahlt. In allen
Fällen der Bestrahlung tritt raschere Entwicklung ein als bei der urbestrahlten
Kultur. Indes nimmt bei den bestrahlten Kulturen im Vergleich zur unbehandelten
Kultur die Anzahl der Sporenformen ab. Sämtliche Kulturen wurden nun auf die gleiche
Menge frischen gleichen Nährbodens (flüssige stärkehaltige Maische) überimpft. Die
Abimpfungen B2, C2, D2 der bestrahlten Kulturen wurden unter den gleichen Bedingungen
bestrahlt (wieder innerhalb von 24 Stunden zweimal je 5 bzw. io bzw. 2o Minuten);
die Abimpfung A2 der urbestrahlten Kultur blieb urbestrahlt. Dieser Vorgang der
Überimpfung und Bestrahlung wurde auf gleiche Weise noch zweimal wiederholt, so
daß im ganzen dreimal überimpft wurde und neben den Ausgangskulturen drei unmittelbar
aufeinanderfolgende Kulturen bestrahlt wurden. Nach der zweiten und dritten Bestrahlung
(B2, C2, D2 bzw. B3, C3, D3) waren keine wesentlich anderen Ergebnisse als nach
der ersten Bestrahlung bemerkbar, jedoch nach der vierten Bestrahlung. Nach der
vierten Bestrahlung zeigten sämtliche zeitlich verschieden bestrahlten Kulturen
(B_l, C_1, DJ deutlich andere Formen als die entsprechenden Ausgangskulturen. Die
Sporulationsneigung hatte in allen Fällen abgenommen. Die übrigen morphologischen
Eigenschaften :erschienen stark verändert. Die Veränderungen traten am stärksten
bei C4 (1 o-ltl:inuten-Bestrahlung) auf. Bei Cl waren fast gar keine Sporenformen
mehr zu konstatieren. Die Kultur C4 ergab nach Durchführung der Hauptgärung mit
stärkehaltiger Maische eine um etwa 3i/2 % höhere Ausbeute an Gärungsprodukten als
die urbestrahlte Kultur Al bzw. deren urbestrahlten Abimpfungen A2 bis A4.
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Ausführungsbeispiel 4 Es wurde im Kondensatorfeld eines Kurzwellensenders
Hefe der Gattung Saccharomyces cerevisiae auf flüssiger zuckerhaltiger Maische mit
der 5-m-Welle bei der Intensität von i 5o Milliampere, bei 7,2 Resonanz und 28°
C (unter Kühlung) innerhalb von 24 Stunden dreimal je 2o Minuten bestrahlt. Die
bestrahlte Kultur wurde fünfmal hintereinander überimpft. Die zweite, dritte und
vierte Kultur blieb urbestrahlt; die fünfte Kultur wurde bestrahlt; die sechste
Kultur blieb wieder urbestrahlt. Die Bestrahlung der fünften Kultur erfolgte, zum
Unterschied von der Bestrahlung der Ausgangskultur, mit der 12-m-Welle, im übrigen
aber unter den angeführten Bedingungen. Eine Vergleichskultur wurde wie die bestrahlte
Kultur fünfmal hintereinander überimpft. Indes bleiben sämtliche sechs Kulturen
dieser Reihe, also auch die Ausgangs- und die fünfte Kultur urbestrahlt; anderseits
wurden diese sechs Kulturen ebenso wie die Kulturen der Reihe der bestrahlten Kulturen
behandelt. Die Ausbeuteb.estimmungen .ergaben bei der sechsten Kultur der Reihe
der bestrahlten Kulturen im Vergleich zur gleichen Kultur der Vergleichsreihe eine
Mehrausbeute von etwa i 2 0;ö . Ausführungsbeispiel 5 Es wurde im Kondensatorfeld
eines Kurzwellensenders Clostridium butyricum in einem Gefäß auf flüssiger stärkehaltiger
Maische bei der Intensität von 15o Milliampere und bei 37° C (unter Kühlung) innerhalb
von 24Stunden dreimal, und zwar zuerst mit der i 2-m-Welle je 5 Minuten hindurch
und anschließend daran mit der 4-m-Welle je io Minuten hindurch, bestrahlt. Die
bestrahlte Kultur wurde fünfmal hintereinander überimpft. Vergleichskulturen blieben
urbestrahlt. Die Ausbeutebestimmungen bei der sechsten Kultur in der Reihe der bestrahlten
Kultur ergaben im Vergleich zur gleichen Kultur in der Reihe der urbestrahlten Kultur
eine um ungefähr 4 0iö höhere Ausbeute an Gärungsprodukten. Ausführungsbeispiel
6 Zwei Kolben mit je 25o ccm Malzwürze von 12° Balling wurden mit gleichen Mengen
Hefe der Gattung Saccharomyces cerevisiae beimpft (Kulturen I). Einer der beiden
Kolben wurde- im Kondensatorfeld eines Kurzwellensenders bei der Intensität von
i 5o Milliampere, bei 7,2 Resonanz und bei der Temperatur
von 28'
C (unter Kühlung) bestrahlt. Die Bestrahlung erfolgte dreimal innerhalb." von 24
Stunden, und zwar mit der i 2-m-Wellcr@ je fünf Minuten und anschließend daran-
mit`# der 5-m-Welle je 15 Minuten. 2o ccm,. der bestrahlten Kultur wurden auf frischem
gleichem Nährboden - überimpft (Kolben mit-25o ccm Malzwürze). Die durch diese überimpfung
erhaltene Kultur (Kultur II) wurde innerhalb von 2.1 Stunden dreimal je i 5 Minuten
mit der S-m-Welle, im übrigen aber unter den vorstehend angegebenen Bedingungen
bestrahlt. Nachher wurde noch viermal hintereinander überimpft, ohne daß noch einmal
bestrahlt wurde (Kulturen III bis VI). Die zweite Ausgangskultur blieb unbestrahlt,
wurde aber sonst ebenso behandelt wie die bestrahlte Ausgangskultur. In der Reihe
der unbestrahlten Ausgangskultur wurden gleichfalls fünf #überimpfungen vorgenommen;
die hintereinander zur Entwicklung gebrachten fünf Kulturen wurden ebenso behandelt
wie die fünf von der bestrahlten Kultur ausgehenden Kulturen. Die Ausbeutebestimmungen
ergaben in der Reihe der bestrahlten Kulturen im Vergleich zur Reihe der unbestrahlten
Kultur eine Ausbeuteverminderung in der dritten Kultur um etwa i a'o und Ausbeuteerhöhungen
in der vierten um etwa 4():0, in der fünften um etwa 12 n'o und in der sechsten
Kultur um etwa 90'o.
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Dieses Beispiel führt deutlich vor Augen, daß man es durch Wahl geeigneter
Bestrahlungsbedingungen in der Hand hat, die maximale Ausbeute in jener Kultur zu
erreichen, in der dies gewünscht wird.