Recherche nach Mikroorganismen und Durchführung von Versuchen zum Zwecke des biologischen Abbaus von Epoxidharz

Im Rahmen der Arbeit sollte der biologische Abbau von Epoxidharz untersucht werden. Dazu wurden verschiedenen Mikroorganismen ausgewählt. Mit Versuchen wurde getestet ob die Mikroorganismen Epoxidharz abbauen können. Mit verschiedenen ermittelten Analysemethoden sollte anschließend der Abbau von Epoxidharz nachgewiesen werden. Es wurden neun Mikroorganismen ausgewählt, die in der Lage sein könnten Epoxidharz abzubauen. Fünf von Neun Mikroorganismen sind dabei in der Lage, Lignin zu spalten, das der chemischen Struktur von Epoxidharz ähnelt. Es wurden verschiedene analytische Methoden verwendet. Mit Vorversuchen wurde getestet, ob die Methoden im Rahmen dieser Arbeit einsetzbar sind. Mit dem Versuch zur Validierung des Folin-Ciocalteu-Assays wurde gezeigt dass dieser zum Nachweis von Phenolen in den im Rahmen der Arbeit entstandenen Proben nicht geeignet ist. Proteine und andere reduzierende Substanzen, welche nicht durch eine Vorbehandlung entfernt werden konnten, lösen eine Farbreaktion aus, die den Assay verfälscht. Der Nachweis von Phenolen mit Eisen(III)-Chlorid ist ebenso nicht geeignet. So fällt bei Proben mit Mineralmedium ein Salz aus, welches einen Nachweis von Phenolen verhindert. Eine Verdünnung der Probe oder ein Entfernen des Salzes und erneute Messung bringt keine Verbesserung. In den folgenden Abbauversuchen wurden Mikroorganismen mit Epoxidharz kultiviert. Dabei wurde das Wachstum der Mikroorgansimen beobachtet. Nachdem die Kulturen einige Zeit inkubiert worden sind, wurden sie mit verschiedenen analytischen Methoden untersucht. In einem ersten Versuch sind hauptsächlich ligninabbauende Mikroorganismen untersucht worden. Diese wurden mit flüssigen Epoxidharz und Epoxidharzspänen inkubiert. Als Medium wurde isotonische Kochsalzlösung verwendet, die mit Vorkulturen mit Medium 90 angeimpft wurde. Es gibt Anhaltspunkte, dass ein Epoxidharzabbau stattgefunden hat, aber ein Beweis mit analytischen Methoden, wie der Bestimmung der Biotrockenmasse und einer Dünnschichtchromatographie, konnte nicht erbracht werden. In einem weiteren Versuch mit Mikroorganismen, wurden diese mit Epoxidharz in Mineralmedium kultiviert. Die Inkubation mit Epoxidharz wirkte auf das Wachstum mancher Mikroorganismen hemmend wie zum Beispiel das von Phanerochaete chrysosporium. Auf das Wachstum andere Mikroorganismen hatte das Epoxidharz fördernden Einfluss wie zum Beispiel das von Rhodococcus rhodochrous. Einige Wachstumsmerkmale wie verstärktes Wachstum in der Nähe des Epoxidharzes in den Kulturen weisen auf einen Abbau hin. Mit Hilfe der Analysemethoden konnte kein Abbau nachgewiesen werden. Es ist wahrscheinlich dass die verwendeten Methoden nicht geeignet sind um Veränderungen in der Kultur die durch einen Abbau entstanden sind, zu detektieren. Eine Verstoffwechslung des Epoxidharzes durch Mikroorganismen kann nicht bewiesen werden. Um einen Abbau nachweisen zu können, müssten weitere Versuche mit anderen analytischen Methoden durchgeführt werden.

This bachelor thesis examines the biological degradation of epoxy resin using a choice of different microorganisms. The biodegradability of epoxy resin was tested experimentally. Different analytic methods were chosen and used to try to verify the degradation of epoxy resin. In this work nine microorganisms were chose, which could potentially be able to degrade epoxy resin. Five of these nine are able to split Lignin, which has a similar chemical structure. This work used different analytic methods. Preliminary experiments were performed to determine if these methods are applicable to the subject of this work. The experiment to validate the folin-ciocalteuassay revealed that it is not adequate to verify the presence of phenols for the probes created in this work. Color reactions are caused by proteins and other reducing substances, which cannot be removed in preliminary steps. Color reactions falsifying the assay are caused by proteins and other reducing substances, which cannot be removed in preliminary steps. Verification using iron(III)-chloride to detect phenols also is not possible. Probes containing a mineral medium crystalize into a salt which prevents the detection of phenols. There is no improvement when re-examining the probe after dilution or removal of the salt. In the following experiments, microorganisms were cultivated using epoxy resin. Growth of the microorganisms was monitored. After being incubated for a period of time, the cultures were examined using different analytic methods. A first experiment mainly examined lignin-reducing microorganisms. Those were incubated with liquid epoxy resin and epoxy resin grates. The medium used was isotonic saline inoculated using preparatory cultures in medium 90. There are indications that a degradation of epoxid resin took place. However, it was not possible to prove this with analytic methods, like the determination of dry cell concentration, or thin layer chromatography. In a further experiment, the microorganisms were cultivated with epoxy resin using a mineral medium. This incubation inhibited the growth of some microorganisms like, for example, Phanerochaete chrysosporium. For other microorganisms it promoted growth like, for example, Rhodococcus rhodochrous. There are some growth characteristics that imply a degradation. One of them is increased growth near epoxy resin. The analytic methods are not able to detect changes in the cultures caused by degradation. Degradation of epoxy resin by microorganisms could not be proven. To be able to prove degradation, further experiments using different analytic methods will be necessary in the future.