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Konstruktion und Erprobung eines neuartigen mikrobiellen Schnelltests zur Identifizierung von Hemmstoffen bei anaeroben Gärprozessen

 
: Hermuth, S.
: Merrettig-Bruns, U.; Sayder, B.

:
Fulltext urn:nbn:de:0011-n-737664 (2.2 MByte PDF)
MD5 Fingerprint: a32e11240df5b597f355093ea84f7395
Created on: 14.5.2008


Bochum, 2008, XI, 107 pp.
Bochum, Univ., Dipl.-Arb., 2007
German
Thesis, Electronic Publication
Fraunhofer UMSICHT Oberhausen ()
antibiotic; slurry; anaerobic; biogas plant; inhibition; rapid test; Antibiotika; Gülle; anaerob; Biogasanlage; Schnelltest

Abstract
Um bei Biogasanlagen eine kostengünstige Vor-Ort-Kontrolle des Substrates Gülle auf evtl. in ihr enthaltenen Hemmstoffe zu ermöglichen, wurde ein anaerober mikrobieller Schnelltest entwickelt. Das neuartige mikrobielle Testsystem beruht auf dem Prinzip des Agardiffusionstests. Als Testorganismus wurde der anaerobe, thermophile Teststamm Clostridium thermobutyricum ausgewählt. Durch das Studium der Literatur und die Zusammenarbeit mit der tierärztlichen Hochschule Hannover konnten die Antibiotika Chlortetracyclin (CTC), Tetracyclin (TC), Sulfadiazin & Trimethoprim (SDZ & TMP), Sulfamethazin & Trimethoprim (SMZ & TMP) und das Gemisch Sulfadiazin & Sulfamethazin & Trimethoprim (SDZ & SMZ & TMP) in relevanter Menge in Gülle nachgewiesen werden. Im Weiteren soll die mögliche Hemmwirkung dieser Antibiotika auf den anaeroben Gärprozesses untersucht werden.
Zur Bestimmung der Hemmwirkung dieser Antibiotika auf den Biogasprozess wurden Gärtests
nach DIN 38414 Teil 8 durchgeführt. Bei diesen Gärtests wurden für die untersuchten
Antibiotika folgende minimale Hemmkonzentrationen (MHK) ermittelt:
Zur Prüfung der Eignung des Testsystems auf Nachweisbarkeit von Hemmstoffen in Gülle und zur Optimierung der Testparameter wurden zunächst Hemmtests mit wässrigen Antibiotikalösungen der Antibiotika CTC, TC und SDZ & TMP (5:1) durchgeführt. Dabei stellte sich heraus, dass das Testsystem auf Basis des Agardiffusionstests gut geeignet ist, um reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen. Der verwendete pH-Indikator Bromkresolpurpur zeigt durch Farbumschlag die Stoffwechselaktivität des Testkeims C. thermobutyricum an. Dies ermöglicht eine reproduzierbare Ja-/Nein-Aussage, ob die Testsubstanz Hemmstoffe enthält, die das Bakterienwachstum in der Biogasanlage stören, oder nicht. Bei den Hemmtests mit wässrigen Antibiotikalösungen konnte der Einfluss der Testparameter "Einwirkzeit der Testsubstanz (EWZ)" und "Agarmenge im Testgefäß" auf das Testergebnis ermittelt werden. Generell gilt:
Je weniger Agar im Testgefäß ist, desto niedriger ist die durch den Hemmtest ermittelte MHK. Je geringer die EWZ ist, desto größer ist die durch den Hemmtest ermittelte MHK.
Um mit den Hemmtests die MHK der verschiedenen Antibiotika in Gülle zu ermitteln, wurde die zu testende Gülle mit den zu untersuchenden Antibiotika in verschiedenen Konzentrationen dotiert. Durch die Vorversuche mit wässrigen Antibiotikalösungen konnte eine Parameterkonstellation von 2 mL Agar im Teströhrchen und eine EWZ von 30 min für die Hemmtests mit antibiotikadotierter Gülle festgelegt werden. Die in den Hemmtests ermittelten MHK für die untersuchten Antibiotika beliefen sich auf:
Die anfängliche Inkubationszeit des Testsystems konnte von 14 Stunden auf 7,5 Stunden reduziert werden. Angestrebt wird eine Reduktion der Inkubationszeit auf 3,5 Stunden oder weniger. Das Herstellungsverfahren, wurde im Rahmen dieser Arbeit, in folgenden Punkten optimiert:
Die im Gärtest ermittelten MHK stellen die Vorgabe für die zu erreichende Nachweisgrenze im Hemmtest dar. Die MHK der Hemmtests mit den Tetracyclinen (TC, CTC) liegen unterhalb der Gärtestvorgabe. Da die Tetracycline aber starke Hemmstoffe sind, ist eine MHK im Hemmtest, welche unterhalb der Gärtestvorgabe liegt, als zusätzlicher Sicherheitsaufschlag positiv zu bewerten. Die in den Hemmtest ermittelten MHK für die Sulfonamide überschreiten die MHK, welche durch die Gärtests vorgegeben wird. Aus diesem Grund müssen die MHK für die Sulfonamide durch Modifikationen der Testparameter "Agarmenge im Testgefäß" und "EWZ" sowie "Sporenkonzentration im Testgefäß" an die Gärtestvorgabe angepasst werden.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-73766.html