-
Verfahren zum Herstellen einer organischen Stickstoffnahrung'äls Zusatz
zu Gärflüssigkeiten Viele in der Praxis -zur -Züchtung von Mikroorganismen Ader
zur Erzeugung von Gärungsprodukten verwendeten Zuckerlösungen weisen keine einheitliche
Zusammensetzung auf, sondern bestehen aus verschiedenartigen Zuckerarten. Bei der
Züchtung der meisten praktisch verwertbaren Mikroorganismen, a insbesondere von
Hefen einschließlich der @ Torulaarten, sowie bei der Erzeugung vieler Gärungsprodukte,
von denen Äthylalkohol in -seiner Bedeutung,-überwiegt, werden im allgemeinen nur
die Hexosen verbraucht= oder vergoren, während aÜdere Zuckerarten, wie Pentosen,.
sich als nicht oder .nur sehr schwer assimilierbax, ,oder spaltbar erwiesen haben,
so daß man bisher auf ihre Ausnutzung - verzichtet. hat.
-
Die erwähnten Mängel treten besonders bei den durch die Hydrolyse
von cellulosehali.-gen Materialien erhaltenen Zuckergemischen, welche teilweise
erhebliche Mengen von Pentosen enthalten, in Erscheinung.
-
Man hat nun feststellen können, daß einzelne Mikroorgarismenarten,
beispielsweise Oidiumarten, Xylinium, Fusarium, verschiedene Milchsäurehakterien
und Schimmelpilzarten; Pentosen abbauen bzw. als Aüfbaustoffe ihrer Körpersubstanz
verwerten können.
-
Im Schrifttum ist häufig auf das Vermögen verschiedener Bakterien,
Pentosen zu Säuren. abzubauen, hingewiesen, z. B. bei H e n n e b e x g , Handbuch
der Gärungsbakteriologie, 2: Bd. 1926, S.72, 73 und S. zo5, ferner
bei To 11 e n s - E 1 s n e r , Kurzes Handbuch der Kohlehydrate, 4. Auflage
1935,
S. 42.
-
Eine Vermehrung der Mikroorganismen findet jedoch auch. oft mit Zuckerarten
statt, die nicht gesäuert werden, so daß der Kreis der in Frage, kommenden Mikroorganismen
erheblich
erweitert wird. Vgl. hierzu H en n e -b e r g, Handbuch der Gärungsbakteriologie,
z. Bd. 1926, S. 92, wo bezüglich der Mileb,". säurebakterien ausgeführt wird: Schon
nach 24 Stunden (nach der I~irl-@ impfung von Milchsäurebakterien in reine, Lösungen
einzelner Zuckerarten,- z. B. -rön Pentosen) läßt sich an dem Vorhandensein oder
Fehlen einer Trübung erkennen, ob eine Entwicklung des Pilzes stattgefunden hat.
Eine günstige Entwicklung braucht aber durchaus nicht mit Säurebildung verbunden
zu sein usw.
-
Für die aus Pentosen erzeugbaren Mikroorganismen ist aber kaum Bedarf
vorhanden. Das Eiweiß dieser Mikroorganismenarten, insbesondere der Oidiumarten,
gilt hinsichtlich seiner Güte z. B. gegenüber Hefeeiweiß als minderwertig.
-
Ähnlich liegen die Verhältnisse bei der Gewinnung von Gärungsprodukten.
So wird beispielsweise bei alkoholischer Gärung durch die bekannten pentosenvergärenden
Mikroorganismen keine oder doch nur eine ungenügende Alkoholbildung erreicht, oder
es wird sogar noch Alkohol verbraucht.
-
In pentosenhaltigen Zuckerlösungen, welche ,durch Züchtung von Mikroorganismen,
die keine Pentosen assimilieren oder durch eine beispielsweise alkoholische Hefegärung
von Hexosen befreit wurden, werden erfindungsgemäß in an sich bekannter Weise Mikroorganismen,
beispielsweise Oidiumarten, gezüchtet, welche die vorhandenen Pentosen assimilieren
können. Die auf diese Weise erhaltenen Mikroorganismen werden in bekannter Weise
plasmolysiert (z. B. durch Erwärmen) und der erhaltene Nährstoffextrakt für die
Züchtung von Hefen (Torula oder andere Hefen) oder von anderen Mikroorganismen,
welche Pentosen nicht assimilieren, verwendet.
-
Ein aus Fichtenholz gewonnenes Zuckergemisch enthält z. B. etwa io
bis 20% Pentosen. Bei Laubhölzern kann der Pentos,enanteil ein Zwei- bis Dreifaches
desjenigen bei Fichtenholz betragen.
-
Nach der vorliegenden Erfindung kann ein wesentlicher Teil des in
der in üblicher Weise vergorenen oder aufgebrauchten Zuckerlösung noch enthaltenen,
vorwiegend aus Pentosen bestehenden Restzuckers zusätzlich nutzbar gemacht werden.
Die plasmolysierten, aus den Pentosen erzeugten Mikroorganismen ohne eigenen nennenswerten
Nutzwert bilden eine vorteilhafte Quelle für organischen Stickstoff und andere wichtige
Nährstoffe (Mineralsalze, Phosphorsäure usw.) in leicht assimilierbarer Form. Die
bekannte Armut der genannten Nährlösungen an organischem Stickstoff und anderen
wichtigen Nährstoffen wird dadurch vorteilhaft ausgeglichen, so daß die durch das
Plasmolysat der an sich min-; derwertigen, aus den Pentoscn .gewonnenen 'Xikroorganismen
verbesserte Nährlösung ein _=vorzügliches Nährsubstrat für die Züchtung _. von hochwertigen,
nur oder vorwiegend-Hexosen assimilierenden Mikroorganismen bildet. Aus den in der
Nährlösung noch vorhandenen Pentosen können neue Mengen der als Quelle für den Zusatznährstoff
dienenden . geringwertigen Mikroorganismen erzeugt werden.
-
Die nicht unmittelbar verwertbaren, aus den Pentosen erhaltenen Mikroorganismen
können in bekannter Weise zu Plasmolysat verarbeitet werden, das dann der zur Züchtung
der gewünschten Mikroorganismen dienenden Nährlösung _zugefügt wird. Die Plasmolyse
der aus den Pentosen erzeugten, nicht unmittelbar verwertbaren Mikroorganismen kann
aber auch gemeinsam mit der Aufspaltung höhereY, nicht vergärbarer Kohlehydrate,
wie Stärke oder .höhere Zucker; durch Erhitzen im angesäuerten Zustand mit oder
ohne -Überdruck erfolgen, dadurch, daß die zu plasmolysierenden Mikroorganismen
den zu behandelnden Kohlehydratlösungen zugefügt werden. Auch .gemeinsam mit der
Verzuckerung cellulosehaltiger Materialien kann die Plasmolyse der aus den Pentosen
erzeugten Miki#oorganismen erfolgen, indem diese den zu verzuckernden Stoffen vor
deien Verzuckerung zugemischt werden.
-
Das neue . Verfahren ist sowohl für die Herstellung von Bäckereihefe
wie von. Futterhefe oder beliebigen anderen Mikroorganismen, welche keine -Pentosen
assimilieren, geeignet. Auch können Gärprozesse mit dem Plasmolysat als Zusatzstoff
durchgef ührt werden.
-
Ausführungglbeispiel I Nach der alkoholischen Gärung von Sulfitablauge
verbleibende von Alkohol. befreite Schlempe wird unter Zusatz der nötigen Nährsalze
als Träger für N, P2 0r, Mg, K unter Berücksichtigung der in der Schlempe enthaltenen
Mengen dieser 1Vährsalze unter Belüftung im Zulaufverfahren mit Oidium oder anderen
Pentcsen assimilierenden Mikroorganismen angestellt. Wenn die Nährstoffaufnahme
zum Stillstand gekommen ist, werden die zugewachsenen Mikroorganismen durch Verschiebung
der Wasserstoffionenkonzentration mittels Alkalizusatzes zum Absitzen gebracht,
die klare, verbrauchte Lösung wird abgegossen und der Bodensatz durch Erwärmen unter
Zusatz von i Volumprozent Mineralsäure, vorzugsweise Schwefelsäure oder Phosphorsäure,
durch 1/2stündiges Erwärmen auf etwa 8o° C- plasmolysiert. Das Plasmolysat ist ein
vorzüglicher Hefenährstoff. Es
werden 4o bis 5o% Oidiumsubstanz,
bezogen auf den Gehalt der Alkoholschlempe, an reduzierendem Zucker erhalten. Von
dem Plasmolysat -wird die gesamte Menge oder ein Teil einer neuen Sulfitablaugealkoholgärung
als Gärfördermittel zugesetzt.
-
Ausführungsbeispiel II Nach der Züchtung von Kulturhefe in Holzzuckerlösungen
mit 4% reduzierendem Zucker verbleibt eine Lösung .mit i % reduzierendem Zucker,
bestehend aus o,go/o Pentosen und` o, i % Hexosen. In dieser Lösung werden wiederum
unter Wahrung des Zuläufprinzips und unter Belüftung nach Zufuhr der notwendigen
Nährsalze Milchsäurebakterivn oder andere Pentosen assimilierenden Mikroorganismen
gezüchtet und. nach beendetem Wachstum von der verbrauchten Lösung durch Separation
getrennt und sodann durch Erwärmen abgetötet und z. B. bei der- Nachhydrolyse der
ersten Zuckerfraktion sauer aufgeschlossen. Das Plasmolysat teilt sich dabei der
frischen Zuckerlösung mit und dient in derselben als organische Stickstoffnahrung
bei der folgenden Verwendung zur Hefezüchtung. Die verbleibende Pentosen enthaltende
Restlösung wird wieder zur Züchtung von neuen Milchsäurebakterien o. dgl. -,verwendet,
die dann wieder plasmolysiert werden.