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Mikrobiologische Charakterisierung eines Anaerobreaktors zur Behandlung von Rübenmelasseschlempe
Citation key Wenzel2002
Author Wenzel, Wolfgang
Year 2002
School Technische Universität Berlin, FG Umweltmikrobiologie
Abstract In der vorliegenden Studie wurde ein zweistufiger Anaerobreaktor zur Behandlung von Rübenmelasseschlempe mikrobiologisch charakterisiert. Es wurden unterschiedliche Verfahren zur Beschreibung der mikrobiellen Reaktorbiozönose eingesetzt, da einzelne Methoden in ihrer Aussagekraft limitiert sind. Durch Fluoreszenz in situ Hybridisierungen (FISH) wurde die räumliche Verteilung verschiedener phylogenetischer Gruppen im Reaktor untersucht. Bis zu 70 % der mit DAPI nachweisbaren Gesamtzellzahl ließen sich mit der in situ Hybridisierung erfassen und durch den Einsatz spezifischer Oligonukleotidsonden konnte die räumliche Verteilung verschiedener phylogenetischer Gruppen im Reaktor untersucht werden. Most Probable Number (MPN) Experimente wurden zur Abschätzung der Kultivierungseffizienz beim Einsatz unterschiedlicher Substrate sowie zur Untersuchung des Auftretens und der Verteilung physiologischer Gruppen im Reaktor eingesetzt. Mehr als 10 % der mit DAPI nachweisbaren Zellen ließen sich mit Melasseschlempe als Substrat kultivieren. Durch den Einsatz spezifischer Substrate und Elektronenakzeptoren für sulfatreduzierende Bakterien, homoacetogene Bakterien und methanogene Archeen konnten deutliche Profile in der Verteilung dieser physiologischen Gruppen im Reaktor nachgewiesen werden. Die MPN-Experimente dienten als Ausgangspunkt für die Isolierung von Reinkulturen. Insgesamt wurden 182 Stämme isoliert, die über die Analyse der 16S rDNA 58 Arten aus 18 verschiedenen Gattungen zugeordnet werden konnten. Dominierend waren Vertreter der Gattungen Clostridium, Ruminococcus, Eubacterium und Bacteroides. Aus anderen Gattungen wurden jeweils nur wenige Arten isoliert. Die Ergebnisse der phylogenetischen Einordnung der Isolate wurde für die Abschätzung der Artenzahl (S) im Reaktor genutzt. Durch den Einsatz unterschiedlicher Verfahren zur Abschätzung dieses Diversitätsindex konnte gezeigt werden, dass zwischen 30 % und 70 % der mit den eingesetzten Methoden kultivierbaren Arten isoliert wurden und damit ein erheblicher Teil der mikrobiellen Population mit kultivierungsbasierenden Methoden erfasst werden konnte. Die taxonomische Einordnung der Isolate ermöglichte eine erste funktionale Einordnung anhand der physiologischen Kapazitäten der nächsten Verwandten des Isolats. Physiologische Experimente an ausgewählten Reinkulturen erlaubten die qualitative Abschätzung der Stoffflüsse im Reaktor. Verschiedene Experimente wurden direkt am untersuchten Reaktor durchgeführt. Anhand von Fallbeispielen wurden die Möglichkeiten zum Einsatz mikrobiologischer Parameter in der Prozesssteuerung dargelegt. Dabei zeigte sich, dass besonders in kritischen Phasen des Reaktorbetriebs (z.B. Inbetriebnahme des Reaktors) die Ergebnisse der mikrobiologischen Untersuchungen nützliche Informationen liefern, die für die Prozesssteuerung herangezogen werden können.
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