Herstellung von Bioplastik

TG_Logo_RGB_smallHerstellung von Bioplastik durch Lactobacillus acidophilus

Arzneimittel mit Joghurtbakterien macht Kunststoff

Astrid Rebischke, Sigrid Jauris-Heipke Technik-Garage e.V. 31699 Beckedorf, Jahnstraße 2a; Kontakt; info@technik-garage.de

Biokunststoffe werden gerne als Material der Zukunft bezeichnet, da zu ihrer Herstellung keine oder wenig fossile Vorräte verwendet werden.

Biokunststoffe:

  • thermoplastische Stärke
  • Celluloseacetat
  • Polyhydroxymilchsäure (PLA)
  • Polyhydroxybuttersäure (PHB)

Verwendung von Biokunststoffen:

  • Lebensmittelverpackungen
  • Arzneimittelumhüllungen (z.B. für Kapseln)
  • Implantate
  • Nahtmaterial für die Medizin
  • Müllbeutel für Kompost
  • Planen für Landwirtschaft
  • uvm.

Vorteile von Biokunststoffen:

  • ungiftig
  • kompostierbar
  • ressourcenschonend
  • CO2-neutral
  • u.a.

Milchsäurebakterien:

Welche Milchsäurebakterien gibt es?

  • Lactobacillen (z.B. Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus)
  • Laktokokken (z.B. Streptococcus thermophilus)
  • früher wurden auch die Bifidobakterien (z.B. Bifidobacterium bifidum) dazugezählt

Wo findet man Milchsäurebakterien?

  • Joghurt, Quark und andere Milchprodukte
  • Sauerkraut
  • Darm

 Unser Ziel: PHB-Produktion durch L. acidophilus

PHB_Struktur

 

Herkunft der Milchsäurebakterien

DSC_0131_Paidoflor4Poster

Anzuchtmedium

10 g  Caseinpepton, trypt. 
10 g Fleischextrakt (MRS: 8 g Eiextrakt 
5 g Hefeextrakt (MRS: 4 g) 
20 g Glucose
1 g Tween 80
2 g K2HPO4
5 g Na-Acetat 
2 g (NH4)2HCitrat 
0,2 g MgSO4 x 7 H2
0,05 g MnSO4 x H2O
ad 1 L dem. H2

Anzuchtbedingungen

37°C, 70 Umdrehungen pro Minute

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Anzuchtversuch

  • 50 ml M232-Medium werden mit 1/4 Tablette Paidoflor steril beimpft
  • Bebrüten der Kultur für mehrere Tage (37°C, 70 rpm)
  • nach 1 Tag, 3 Tagen und 6 Tagen werden Proben entnommen

Nachweis von PHB

Durchführung der Färbung mit Sudanschwarz B, Sudanschwarz B färbt Fettpartikel. PHB wird dadurch auch angefärbt. Damit man die Bakterien auch sehen kann, wird mit Safranin gegengefärbt, das alle Bakterien anfärbt.

Färbelösung

0,3 g Sudanschwarz B in 100 ml 70% Ethanol lösen.

Färbung

  • Bakterienkultur auf einem Objektträger ausstreichen und trocknen lassen
  • Präparat hitzefixieren
  • 5 – 10 min mit Sudanschwarz färben
  • gegenfärben mit Safranin (0,5%, 5 – 10 sec.)

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Anschließend wurden die Objektträger mikroskopiert und das Ergebnis fotografiert.

Nr1d

nach 1 Tag bebrüten

Nr2d

nach 3 Tagen bebrüten

Nr3b

nach 6 Tagen bebrüten

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Fazit:

Das Medium M232 eignet sich gut um Lactobacillus acidophilus anzuzüchten (es wurde noch ein Parallelversuch in anderem Medium durchgeführt, bei dem keine L. acidophilus gewachsen sind) die Bebrütungszeit von 6 Tagen erscheint ausreichend zu sein. In einem verlängerten Experiment, bei dem die Kulturen 14 Tage bebrütet wurden, sah man Zellüberreste, wie von Zellen, die sich aufgelöst haben. Es häuften sich während des Wachstums Stoffe in den Bakterienzellen an, die mit Sudanschwarz angefärbt werden können – das könnte PHB sein, muss aber noch mit einer anderen Methode (gaschromatographisch oder durch Umsetzung zu Crotonsäure und fotometrischem Nachweis) überprüft werden.

Ausblick:

Medium noch einmal im Vergleich mit einem anderen Medium testen (eine Bebrütungszeit von 1 Woche ist dabei genug). Andere Methoden zum Nachweis von PHB sollen geprüft werden.

Quellen:

https://www.wikipedia.de/

http://www.onmeda.de/ernaehrung/joghurt-herstellung-joghurtproduktion–ablauf-17496-3.html

https://www.sigmaaldrich.com/content/dam/sigma-aldrich/docs/Sigma/General_Information/1/insert_de_380.pdf

Burdon Kenneth, Fatty material in bacteria and fungi revealed by staining driend, fixed slide preparations, 1946, Journal of Bacteriology

Esther Gasser , Mikrobielle Synthese von Biopolymeren aus der nachwachsenden Rohstoffquelle Weizenstroh, Doktorarbeit, Uni Mainz, 2014

Khanna S., Srivastava A.K., Recent advances in microbial polyhydroxyalkanoates, 2005, Process Biochemistry

Law J.H., Slepecky R., Asssay of poly-ß-hydroxyburyric acid, 1961, J. Bacteriol

 

 

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