03/2004 - Die DPG

Persistent Identifier: urn:nbn:de:0294-pm-2004-3-7
Neuartige Kapselsysteme mit verbesserter Rückquellung zur Konservierung
und Freisetzung von Zellen
Patel, A. V., Nchimi, N., Bui, H., Vorlop, K.-D.; Institut für Technologie und Biosystemtechnik,
Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft (FAL), Bundesallee 50,
38116 Braunschweig
Im biologischen Pflanzenschutz herrscht ein hoher Bedarf an Kapselsystemen
zur kontrollierten Freisetzung von Mikroorganismen. Dabei werden vorwiegend
Alginatkapseln eingesetzt. Jedoch quellen getrocknete Kapseln auf
Basis herkömmlicher Alginate im Boden schlecht zurück. Zuweilen ist sogar
von einer toxischen Wirkung von Alginatkapseln berichtet worden. Andere
Materialien sind bisher kaum systematisch untersucht worden. Hier zeigen
wir Ergebnisse zum Screening nach Kapseln mit verbesserten Rückquellungseigenschaften
und Verkapselung von Pseudomonas fluorescens
BA2002 sowie zur Trocknung und Anwachsen der Zellen in diesen Kapselsystemen.
Screening nach Polymeren zur Kapselkonstruktion: Verschiedene Derivate
von Stärken, Pektinen, Guargums und Gelatinen wurden auf folgende Eigenschaften
hin gescreent: Kapselbildung, Autoklavierbarkeit, pH-Wert und
Toxizität sowie hohe Rückquellung nach Trocknung. Dabei zeigten sich
ionotrope Gele auf Basis von Pektin- und Guargumderivaten sowie von Mixturen
dieser Polymere mit Alginat als besonders geeignet.
Verkapselung und Trocknung von P. fluorescens BA2002: Zellen von P.
fluorescens wurden in Kapseln auf Basis von Alginat, Pektin, Guargum sowie
auf Basis von Mixturen der Polymere verkapselt, getrocknet und in 0.025
mol/L Citratpuffer wiederaufgelöst und eine cfu-Bestimmung durchgeführt.
Dabei zeigte sich für alle Kapseltypen mit Alginat vergleichbare Überlebensraten
von 20 %.
Einfluss des Kapselrückquellverhaltens auf das Anwachsen von Zellen: Getrocknete
Kapseln mit P. fluorescens BA2002, dem Trocknungshilfsmittel
DP8 und 18 % Bäckerhefe als Nährstoffzusatz wurden auf feuchtem Filterpapier
ausgelegt und Rückquellung sowie Anwachsen der Zellen in den
rückquellenden Kapseln gemessen. Dabei zeigte sich, dass Alginatkapseln
auf 90 % des Ausgangsdurchmessers zurückquollen, während Kapseln auf
Basis von Guargumderivaten auf 120 % bzw. 170 % zurückquollen. Die
Vermehrungsrate bezogen auf die cfu feuchter Kapseln betrug dementsprechend
nach 60 h für das Alginat 33 %, wogegen Guargumderivate eine Vermehrungsrate
von 150 % bzw. 300 % ermöglichten. Erste Ergebnisse mit
Pektinderivaten zeigen eine Vermehrungsrate von 43 %.
Fazit: Kapseln mit verbessertem Rückquellungsvermögen ermöglichen ein
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