Mitteilungen der Gesellschaft für Pflanzenbauwissenschaften Band 23

Mitt. Ges. Pflanzenbauwiss. 23: 282 (2011)
Stoffliche Nutzung industrieller Abwässer
zur Produktion hochwertiger mikrobieller Öle und Pigmente
Teresa Schneider 1 , Simone Graeff-Hönninger 1 , Wilhelm Claupein 1 , Todd French 2
und Rafael Hernandez 2
1 Institut für Kulturpflanzenwissenschaften/Universität Hohenheim, Stuttgart-Hohenheim, 2 Dave C.
Swalm School of Chemical Engineering/Mississippi State University, Starkville. E-Mail:
Teresa.Schneider@uni-hohenheim.de
Einleitung
In Deutschland wird bereits heute eine beachtliche Bandbreite von Produkten auf
Basis nachwachsender Rohstoffe genutzt, wobei pflanzliche Öle oft als Ausgangsstoffe
dienen. Die hieraus resultierende Konkurrenz zur Nahrungsmittelerzeugung
wird verstärkt diskutiert. Um diesen Konflikt zu lösen, beschäftigt sich der vorliegende
Versuch mit der Nutzung ölproduzierender Mikroorganismen zur Herstellung
hochwertiger Öle, die sowohl der energetischen als auch der stofflichen Verwertung
zugeführt werden können. Einige dieser Mirkoorganismen können darüber hinaus
Carotinoide produzieren, welche u. a. als natürliche Farbstoffe Verwendung finden.
Im Sinne der Wirtschaftlichkeit und der Nachhaltigkeit des Verfahrens wurden
Abwässer der Lebensmittelindustrie als Wachstumssubstrat gewählt.
Material und Methoden
Jeweils 500 ml Prozessabwasser aus der Fruchtsaftherstellung (FW) und der
Kartoffelverarbeitung (KW) wurden mit der Hefe Rhodotorula glutinis inokuliert und
als Schüttelkultur in Erlenmayerkolben bei 25 °C für 5 Tage kultiviert. Aufgrund des
geringen CSB-Wertes des Fruchtsaftabwassers wurden hier 29 g*l -1 Glucose
zugefügt. In regelmäßigen Abständen wurden Proben entnommen und das Zelltrockengewicht
sowie der Lipidgehalt bestimmt. Das Fettsäureprofil wurde nach der
Umesterung der Lipide mittels Gaschromatographie analysiert. Die Carotinoide
wurden mittels Dünnschichtchromatographie identifiziert.
Ergebnisse und Diskussion
Beide Abwässer ermöglichten das Wachstum von R. glutinis sowie die Produktion
von Lipiden und Carotinoiden. Das Zelltrockengewicht stieg während der Kultivierung
kontinuierlich an und erreichte mit 6,25 g*l -1 (FW) bzw. 7,69 g*l -1 (KW) das über 17fache
bzw. über 5-fache der Zellmasse zum Ausgangszeitpunkt. Die Ergebnisse der
Lipidmessung waren stark schwankend, somit nicht eindeutig und nur schwer
quantifizierbar. Ursache hierfür ist vermutlich, dass die Abwässer vor der Inokulation
nicht sterilisiert wurden, bestimmte Inhaltsstoffe während der Extraktion in Wechselwirkung
traten und so die Messergebnisse verfälschten. Das Fettsäureprofil mit
hohen Anteilen an Ölsäure (C18:1), Palmitinsäure (C16:O) und Linolsäure (C18:2)
entspricht der Zusammensetzung verschiedener Pflanzenöle. Dies zeigt, dass die
gewonnenen mikrobiellen Öle als Ausgangsstoff für die Biodieselproduktion verwendet
werden können. Im Bereich der Carotinoide konnten β-Carotin, Torularhodin
und Torulene identifiziert werden.