DE2844311A1

DE2844311A1 - Verfahren zur herstellung einer agglutinierenden substanz und deren verwendung

Info

Publication number: DE2844311A1
Application number: DE2844311A
Authority: DE
Inventors: Satoru Shinohara
Original assignee: DAI ICHI TOGYO
Current assignee: DAI ICHI TOGYO
Priority date: 1977-10-11
Filing date: 1978-10-11
Publication date: 1979-04-12
Also published as: FR2424959A1; FR2424959B1; US4258132A; DE2844311C2

Description

BESCHREIBUNG

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer agglutinierenden Substanz, bzw. eines Agglutinierungsmittels oder Ausfällungsmittels, durch Züchten eines Mikroorganismus' und insbesondere zur Herstellung einer agglutinierenden Substanz mit agglutinierender oder zusammenballender Wirkung, nicht nur für Proteine, sondern auch für organische Substanzen, anorganische Substanzen, Mineralstoffe und lebende Keime; sowie ein Verfahren zum Agglutinieren, bzw. Zusammenballen, und Sedimentieren, bzw. Ausfällen, von anorganischen und organischen, unlöslichen suspensoiden (Suspensionskolloiden, bzw. lyophoben Kolloiden) oder kolloiden Substanzen, unlöslichen oder löslichen Proteinen, Mineralstoffen und lebenden Keimen, die in Wasser oder verschiedenen Industrieabfällen, bzw. -abwassern, enthalten sind, unter Verwendung dieser agglutinierenden Substanz.

Es sind bereits Verfahren zur Herstellung von Substanzen mit agglutinierender Wirkung gegenüber Proteinen durch Züchten von Mikroorganismen vorgeschlagen worden, beispielsweise in den JA-OS 86189/1976 und 115993/1976.

Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Herstellung einer agglutinierenden Substanz mit einer ausgezeichneten Agglutinierungswirkung oder Ausfällungswirkung, nicht nur für Proteine, sondern auch für organische Substanzen, anorganische Substanzen, Mineralstoffe und lebende Keime, die in einer Flüssigkeit suspendiert oder dispergiert sind, oder darin schwimmen, unter Verwendung eines Mikroorganismus', der sich von jenen unterscheidet,

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dai-ichi togyo co.,

SATORU FHINOHARA Case 1ϋίΰ

die in den oben beschriebenen Druckschriften angegeben sind.

Gegenstand der Erfindung ist daher das Verfahren zur Herstellung einer agglutinierenden Substanz durch Züchten eines Mikroorganismus¹ gemäß Hauptanspruch.

Bevorzugte Ausführungsformen dieses erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 4.

Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung der nach dem beanspruchten Verfahren erhaltenen agglutinierenden Substanz zum Agglutinieren bzw. Zusammenballen und Ausfallen von anorganischen und organischen unlöslichen, suspensoiden und kolloiden Substanzen, unlöslichen Proteinen und löslichen Proteinen, die in Wasser oder Industrieabwässern enthalten sind, gemäß Anspruch 5.

Bevorzugte Ausführungsformen dieses Anwendungsverfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche 6 bis 9.

Die Erfindung sei im folgenden näher unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

die Figuren 1 bis 9 anhand von Kurvendarstellungen die Untersuchungsergebnisse bezüglich der Kulturausbeuten, der Agglutinationswirkung etc. der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellenden agglutinierenden Substanz;
die Figuren 10 bis 18 Mikrofotografien des bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Mikroorganismus¹, welche Mikrofotografien Darstellungen von Sporen, Pilzfäden, Diaphragmen und von Schleim, der an den Sporen und Pilzfä-

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DAI-ICIII TOGYO CO., LTD. SkTORU SHINOHASA Case 10-15

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den anhaftet, einschließen;

die Figuren 19 bis 22 Rasterelektronenraikrofotografien der isolierten und gereinigten agglutinierenden Substanz (in lOOfacher, 700facher und lOOOfacher Vergrößerung);

Figur 23 das Infrarotabsorptionsspektrum der isolierten agglutinierenden Substanz (KBr-Preßling); Figur 24 anhand einer Kurve die Beziehung zwischen dem pH-Wert und der Züchtungszeit, zwischen der Ausbeute (%) der agglutinierenden Substanz und der Züchtungszeit und zwischen dem Zuckerverbrauch (Substratverbrauch)(%) und der Züchtungszeit bei der Züchtung des erfindungsgemäß verwendeten Mikroorganismus' bei einer Substratkonzentration (Rohzucker) von 1 %; und

Figur 25 anhand einer Kurze die Beziehung zwischen der Ausbeute der agglutinierenden Substanz und der Züchtungszeit bei Substratkonzentrationen (Rohzucker) von 1 % bzw. 5 %.

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Der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Mikroorganismus ist ein eine agglutinierende Substanz bildender Mikroorganismus, der den Dematium-Pilzen (Dematiaceae) angehört, der bei der Sammlung "Biseibutsu Kogyo Gijutsu Kenkyu-sho" unter der Hinterlegungsnummer 4257, d. h. FERM-P Nr. 4257, und bei der American Type Culture Collection unter der Hinterlegungsnummer 20524, d. h. der Nummer ATCC Nr. 20524, hinterlegt worden ist (und der im folgenden als "der verwendete Mikroorganismus" bezeichnet wird).

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Die mykologischen Eigenschaften des Mikroorganismus sind die folgenden:

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DAI-ICHl TOGYO CO., SATORU 3ΗΙΝ0ΚΑΛΑ Case 1045

LTD.

Mykologische Eigenschaften der isolierten Keime: Die Kolonien besitzen anfänglich eine glatte Oberfläche und wachsen dann zu hefeartigen Produkten in Form von grauweißen, schleimigen, glänzenden öltropfen (Fett) aus. Von den Jiändern jeder Kolonie wachsen fadenförmige Keime radial in sämtliche Richtungen, die in Form von gekräuselten Fäden vorliegen, die baumartig angeordnet sind. Die fadenförmigen Keime wachsen nicht nur gut auf der OberfJ.äche des Kulturmediums, sondern auch in dem Medium. Nach ainer gewissen Zeit erscheinen auf der Oberfläche der Kolonie kleine dunkelbraune Flecken, die sich allmählich zu schwarzen Flecken auswachsen und schließlich dazu führen, daß sich die gesamte Oberfläche schwarz verfärbt. Die Keime bilden auch eine Vielzahl von hellbraunen, elliptisch geformten oder eiförmigen Konidien. Die Konidien können ohne weiteres voneinander getrennt werden. Andererseits liegen die Konidien auch auf der Oberfläche der öltröpfchenartig geformten Kolonien vor.

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Die einen Zucker enthaltende Kulturflüssigkeit wird stark viskos. Auf der Flüssigkeitsoberfläche bilden sich dicke, schwarze, moosartige Keimmassen in Form von Kolonien. Die optimale Wachstumstemperatur beträgt 20 bis 25 ⁰C. Aus Zuckern, wie Glucose und Saccharose bilden die Keime Alkohole und organische Säuren. Sie besitzen einen spezifischen süßlichen Geruch.

KuItüreigenschaften: *)

a) festes Medium:

Auf einem Kartoffel-Glucose-Agar-Medium bilden die Kolonien zunächst hefeartige Kolonien in Form von transparenten, glänzenden, viskosen, grauweißen Öltröpfchen. Von der Peripherie einer jeden Kolonie aus schießen gekräuselte Fäden radial in allen Richtungen unter Bildung einer baumartigen Struktur aus,

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DAI-ICHI TOGYO CO., LTD. SATORU SIIIMOIIARA CaseiO45

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Die fadenförmigen Mikroben wachsen nicht nur gut auf der Oberfläche des Kulturmediums, sondern auch in dem Medium. Einige Bereiche der baumartigen Struktur verfärben sich dunkelbraun. Nach einer Züchtungszeit von 3 bis 4 Tagen erscheinen schwache, dunkelbraune Flecken auf der Oberfläche der Kolonie. Anschließend werden die Flecken schwarz und vermehren sich in ihrer Zahl und breiten sich schließlich über die gesamte Oberfläche der Kolonie aus, deren Oberfläche völlig schwarz wird (nach einer Züchtungsdauer von 7 Tagen). Das obige Verhalten beobachtet man auch auf dem Czapek-Agar-Medium, bei dem das Wachstum jedoch sehr langsam erfolgt, so daß etwa 3 Wochen erforderlich sind, bis sich die gesamte Oberfläche der Kolonie schwarz verfärbt hat.

b) flüssiges Medium:

In einem Kartoffel-Glucose-Medium wachsen die

schwimmenden Keime im Verlaufe von 3 Tagen zu Flecken. Die Kolonien nehmen nach und nach an der Zahl zu, wobei sich die Flüssigkeit mit viskosen Kolonien füllt (im Laufe einer Züchtungszeit von 7 Tagen).

An den Wandungen des Gefäßes treten dunkle, moosartige Keimmassen auf, die nach und nach auch auf der Flüssigkeitsoberfläche erscheinen (im Verlaufe einer Züchtungszeit von 15 Tagen). Die in dieser Weise gebildete Mikrobenmasse ist gelatineartig, viskos und

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In dem Czapek-Medium wachsen die Keime in ähnlicher Weise, jedoch sehr langsam und in geringer Zahl, wobei sich nach einer Züchtungszeit von etwa 3 Wochen auf der Flüssigkeitsoberfläche erhebliche schwarze, moosartige Keimmassen bilden.

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DAI-ICIII TOCYO CO., LTD. ER MEiZR · MOLLITR ■ STnNMCISTnR SATGRU SlIINOlIi^A - Case 1045

2. Morphologische Eigenschaften:

Die jungen Zellen sind transparent, fadenförmig, gekräuselt und baumartig. An den Seiten des (fadenförmigen) Mikrobenkörpers bilden sich schwarze, eiförmige, sporenartige Substanzen. In den in Form von Öltropfen vorliegenden Kolonien werden schwarze, sporenartige Flecken gebildet, die durch Stoß voneinander getrennt werden können.

3. Physiologische Eigenschaften:

Die optimale Wachstumstemperatur beträgt 20 bis 25 ⁰C. Sie bilden aus Glucose und Saccharose schleimartige Produkte. Sie bilden aus Zuckern, wie Glucose, auch Alkohole und organische Säuren und besitzen einen spezifischen süßlichen Geruch.

*) Als Literaturstelle siehe: George Smith et al, "An Introduction to Industrial Mycology", Seiten 68 - 97, und "Oyo Biseibutsugaku Kakuron (Special Applied Microbiology) ", Seiten 83 - 87.

Abtrennung der Keime und Nachweis der Agglutinationswirkung Man bereitet eine fünfprozentige Lösung von Rohzucker als Trennmedium und sterilisiert sie in üblicher Weise. Dann gießt man jeweils 20 ml der Lösung in 1OO-ml-Erlenmeyerkolben, stellt auf einen schwachsauren pH-Wert ein und sterilisiert erneut. Dann gibt man 1 ml der weiter unten beschriebenen Stammlösung zu den flüssigen Medien und züchtet die Mikroorganismen durch Stehenlassen bei Raumtemperatur (25 bis 30 ⁰C). Man nimmt täglich Proben, um die Agglutination zu messen. Für die üblichen Agglutinationstests bereitet man eine Lösung von Kaolin (spezielle chemische Qualität, erhältlich von der Firma Takeda Yakuhin Co.), die man zur Bildung der Testlösung auf einen schwachsauren pH-Wert einstellt.

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IMl-ICIIi TOGYO CO., LTD. SATORU SIIINOIIARA TCR MEER · MÜLLER · STEINMEISTCR _ CaEG 1045 -

Die oben angesprochene Stammlösung erhält man aus einer verdünnten Lösung von Rohzucker (d. h. eine Lösung, die durch eine Cellulosemembrane mit Poren mit einem Durchmesser von 2,4 nm dialysiert worden ist), die man in einem Becherglas während der Trennung und der Analyse der in dem granulierten Zucker oder dem Rohzucker enthaltenen, hochmolekularen Polysaccharide während längerer Zeit stehengelassen hat und die man zum Zwecke einer zweiten Analyse filtriert hat, da es sich gezeigt hat, daß die Viskosität der Lösung zugenommen hat. Bei dieser Untersuchung hat sich erwiesen, daß die Lösung eine sehr bemerkenswerte Agglutinationswirkung ausübt, wenn man eine geringe Menge Diatomeenerde oder Aktivkohle zugibt. So scheiden sich die Diatomeenerde bzw. die Aktivkohle sofort am Boden des Becherglases ab, was darauf hinweist, daß die Lösung ein starkes Agglutinationsvermögen bzw. Ausfällungsvermögen besitzt, das nicht mit anderen handelsüblichen Agglutinationsmitteln erreicht werden kann. Es hat sich weiterhin qualitativ gezeigt, daß, wenn man verschiedene Substanzen, wie Substanzen, die Aluminiumsilikat als Hauptbestandteil enthalten, beispielsweise Kaolin und Bentonit; anorganische Substanzen, beispielsweise neutrale Salze, wie Calciumcarbonat, Bariumsulfat und Silberchlorid; und organische Substanzen zu der Lösung zusetzt, eine bemerkenswerte Agglutination bzw. Ausfällung erfolgt. Bei diesem Agglutinationstest beschickt man ein 0 50-ml-Reagenzglas mit 25 ml der zu untersuchenden Lösung, gibt 1 ml der KuItürlösung zu und rührt während 10 Minuten mit aufwärts- und abwärtsgehenden Bewegungen. Dann läßt man während 3 Minuten stehen und bestimmt die Trübung der überstehenden Flüssigkeit mit einem fotoelektrischen Kolorimeter bei 720 μΐη in einer Zelle mit einer Schichtdicke von 10 mm. Man bestimmt die Menge des in der überstehenden Flüssigkeit verbliebenen Kaolins gravimetrisch,

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DAI-ICHI TOGYO CO., LTD. SATORU SHINOHiPA Case !015

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um die Agglutinationswirkung zu bestimmen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in den Figuren 1 bis 9 zusammengestellt. Die Agglutinationswirkung von Kulturlösungen, die sich im Anfangsstadium der Kultur befinden, ist bemerkenswert. Diese Tatsache weist darauf hin, daß die in de:n Medium durch den Stoffwechsel des Mikroorganismus' ο gebildete Substanz mit Agglutxnationswxrkung ihre agglutinierende oder ausfällende Wirkung auch dann ausübt, werη sie in geringer Menge vorhanden ist. Mit Ablauf de:: Zeit (96 Stunden) nimmt der Geruch nach Aceton oder Butanol zu. Die Kultur wird zehnmal wiederholt, wobei

1-5 man jede Kultur während 72 Stunden züchtet. Man wählt eine Kulturflüssigkeit mit starkem Agglutinationsvermögen und einem spezifischen Geruch (einem Rosengeruch), welcher Geruch frei von einem Geruch nach Aceton oder Butanol ist, aus. Aus der Kulturflüssigkeit wird der reine Mikroorganismus abgetrennt.

Abtrennung des reinen Mikroorganismus:

Man bereitet eine fünfprozentige Lösung von Rohzucker oder Saccharose, stellt sie auf einen pH-Wert von 5 bis 6 ein, gibt 0,2 % eines pulverförmigen Hefeextrakts (Produkt der Firma Takeda Yakuhin Co.) und dann Agar (0,16 %) zu, sterilisiert durch Erhitzen und gießt in Laboratoriumsschalen unter Bildung von Trennungskulturmedien. Man gießt die mit sterilisiertem Wasser auf eine Konzentration von 1/100, 1/200 und 1/500 verdünnte Kulturflüssigkeit in die Laboratoriumsschalen (jeweils 1 ml). Nach der Kultur bei 30 ⁰C werden drei Arten von Kolonien festgestellt. Im Anfengsstadium der Kultur (nach einer Züchtungszeit von etwa 49 Stunden) sind sämtliche Kolonien gelblich cremefarben gefärbt. Bei der ersten Kolonie verfärbt sich die Oberfläche der Kolonie mit der Zeit schwarz, worauf schwarze Hyphen auf der Rückseitenoberfläche der Kolonie um die

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DM-ICIII TOGYO CO., LTD. SATORU SHIMOHARA Case 1045

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Kolonien herum wachsen. Dieser Pilz wird als "isolierter Pilz I" bezeichnet. Im Fall der zweiten Kolonie verändert sich die Farbe der gelblich cremefarbenen Kolonien nicht, sondern sie nehmen in ihrer Größe zu. Dieser Mikroorganismus wird als "isolierter Pilz II" bezeichnet. Im Fall der dritten Kolonie verändert sich die gelblich cremefarbene Färbung zu braun. Dieser Mikroorganismus wird als "isolierter Pilz III" bezeichnet.

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Man züchtet die in der obigen Weise beschriebenen drei Pilze, indem man sie in der Kulturflüssigkeit der oben beschriebenen Zusammensetzung stehenläßt. Man bestimmt das Agglutinationsvermögen der Kulturflüssigkeiten unter Verwendung einer einprozentigen Kaolinlösung. Die Ergebnisse zeigen, daß die Agglutination nur durch den isolierten Mikroorganismis I verursacht wird (bei dem die Oberfläche der Kolonien mit der Zeit schwarz geworden ist und bei dem schwarze Hyphen auf der Rückseitenoberfläche der Kolonie gewachsen sind). Die scheinbare Viskosität der Kulturflüssigkeit nimmt mit der Zeit zu, wobei auch der diesem Pilz eigene Geruch (der Geruch nach Rosen) festzustellen ist. Bei den anderen isolierten Pilzen II und III läßt sich keine Agglutination feststellen. Die isolierten Pilze II und III zeigen einen Geruch nach Aceton bzw. nach Buttersäure.

Der oben beschriebene isolierte Pilz I ist der erfindungsgemäß verwendete, die agglutinierende Substanz bildende, Pilz der Familie Dematium (Dematiaceae).

Erläuterung der Mikrofotografien:

Man züchtet den reinen isolierten Mikroorganismus I auf einer Schrägkultur in einem Medium der nachstehend ange-

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UAJ-JCIlJ. T(XJYU CO., JVi¹D, SATORU SIIINOHARA Case 104 5

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gebenen Zusammensetzung und dann in einem flüssigen Kulturmedium, indem man ihn in diesem Medium stehenläßt,

Zusammensetzung des Mediums:

Czapek-Medium 10

Kartoffelextrakt

Hefeextrakt

15 Koji-Wasser

5 % Glucose

5 % Saccharose

5 % Glucose

5 % Saccharose

5 % Glucose

5 % Saccharose

5 % Glucose

5 % Saccharose

Wenn man den isolierten Pilz I in dem Medium der oben angegebenen Zusammensetzung auf einer Schrägkultur züchtet, verfärbt sich die Oberfläche schwarz. Der in den Fotografien gezeigte, auf Schrägkulturen gezüchtete Pilz wird dann in flüssigem Medium gezüchtet, indem man ihm in dem Medium der gleichen Zusammensetzung stehenläßt, wobei die Kulturflüssigkeiten stark erhöhte Viskositäten annehmen. Jedes Medium zeigt den für diesen Pilz spezifischen Geruch. Bei einer Kolonie, die man durch Züchten einer in dem Medium gezüchteten Spore erhalten hat, ist die Oberfläche der Kolonie schwarz. Die beschriebenen Mikrofotografien sind Mikrofotografien des Pilzes, der aus dieser Kolonie abgetrennt worden ist.

Die in den Figuren 10 bis 18 dargestellten Mikrofotografien sind die des isolierten Pilzes I (in 60facher, 150facher und 600facher Vergrößerung), wobei Hyphen, ausgewachsene Sporen, Diaphragmen und Schleimsubstanzen an den Oberflächen der Hyphen und Sporen zu erkennen sind.

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DAI-ICHI TOGYO CO., LTD. SATORU SHTNOHARA

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Züchtung des von der Anmelderin isolierten Pilzes I und Bildung der agglutinierenden Substanz:

Man bildet die agglutinierende Substanz unter Verwendung des in der oben beschriebenen Art und Weise isolierten Pilzes I (Dematium, Dematiaceae) unter den nachstehend angegebenen Kulturbedingungen. Als Kohlenstoffquelle verwendet man eine Hexose, wie Glucose,

Fructose oder Galaktose, ein Disaccharid, wie Saccharose oder ein Polysaccharid, wie Stärke. Man versetzt die Kohlenstoffstärke mit 0,2 % Hefeextrakt. Man züchtet das Material, indem man es stehenläßt. Nach einer Züchtungsdauer von 1 Woche wird das Agglutinationsvermögen der Kulturflüssigkeit untersucht. In sämtlichen Fällen zeigt die Kulturflüssigkeit die Fähigkeit der Agglutination. In der Figur 2 sind die Menge des, bezogen auf das Substrat, gebildeten Produkts, die pH-Änderung und der Restzucker aufgetragen. Weiterhin bildet

die Kulturflüssigkeit in einem üblichen synthetischen

das Glucose als Kohlenstoffquelle enthält, Medium, wie dem Czapek-Mediuiitf d. n. einem einfachen Medium, das ein Kohlenhydrat als Hauptbestandteil enthält, die agglutinierende Substanz. Wenn man beispielsweise Rohzucker als Kohlenstoffquelle verwendet, ist die Zugabe anderer Nährstoffe (wie Stickstoffquellen und anorganische Substanzen) nicht erforderlich. Die Ergebnisse der Bildung der agglutinierenden Substanz bei der Durchführung der Kultur unter Verwendung eines lediglieh Rohzucker enthaltenden Mediums sind in der Figur dargestellt. Es hat sich gezeigt, daß in Kulturmedien, die die Kohlenstoffquelle in Konzentrationen von 1 bis 20 % enthalten, die Menge der gebildeten agglutinierenden Substanz mit zunehmender Konzentration geringer wird und daß eine Konzentration von 1 bis 5 % und insbesondere von etwa 5 % bevorzugt ist. Es wird angenommen, daß aufgrund der sehr hohen Viskosität der agglutinierenden Substanz

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DAI-ICIII TOGYO CO., LTD,

SATORU SHINOHARA.

Case 1045

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das Wachstum des Pilzes physikalisch inhibiert wird, wenn die Substanz eine bestimmte Konzentration erreicht. Man züchtet den Pilz, indem man ihnin5-l-Fermentationstanks stehenläßt, die insgesamt 3 1 des Mediums enthalten, das eine Hexose, wie Glucose, Fructose oder Galaktose, ein Disaccliarid, wie Saccharose, oder ein Polysaccharid, wie Stärke, als Kohlenstoffquelle und 1 % Hefeextrakt enthält, wobei man dem Medium Luft in einer Menge von 1 1 pro Minute zuführt. Der Anfangs-pH-Wert des Mediums beträgt 5,0. Nach 1 Woche wird das Agglutinationsvermögen der Kulturflüssigkeit untersucht, wobei sich zeigt, daß die Kulturflüssigkeiten in sämtlichen Fällen die Agglutination bewirken. Die Figuren 24 und 25 verdeutlichen die gebildete Menge im Vergleich zu dem Substrat, der pH-Änderung und dem noch vorhandenen Zucker.

Die Tatsache, daß die gewünschten Substanzen in maximaler Ausbeute in einem Medium mit einer sehr geringen Konzentration der Kohlenstoffquelle von etwa 1 % gebildet werden können, bedeutet, daß Abwasser von landwirtschaftlichen Betrieben, Viehzuchtbetrieben und Nahrungsmittelverarbeitungsbetrieben, die einen Gehalt an einer Kohlenstoffquelle (Glucose, Saccharose etc.) von lediglich etwa 1 % aufweisen, als Kulturmedium für den erfindungsgemäß verwendeten Pilz geeignet sind. Demzufolge ermöglicht die Erfindung auch ein wirksames Verfahren zur Behandlung solcher Abwässer. Wenn der erfindungsgemäß eingesetzte Pilz in Gegenwart einer Kohlenstoffquelle gezüchtet wird, kann die die Agglutination bewirkende Substanz mit hoher Ausbeute erhalten werden. Somit besitzt die Erfindung einen hohen technischen und

35 ökonomischen Wert.

Der pH-Wert wird zu Beginn des Züchtungsvorgangs auf

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L)M-IdII IOGYO 00., LTD. SMORU SIHNOIIARA

einen schwach sauren Wert eingestellt, wonach keine genauere Steuerung mehr erforderlich ist. Während des Ablaufs der Kultur sinkt der pH-Wert auf einen etwas stärker sauren Wert ab. Obwohl die agglutinierende Substanz sowohl in stillstehenden Kulturen als auch in Schüttelkulturen gebildet wird, hat sich gezeigt, daß die BiI-dungsgeschwindigkeit der agglutinierenden Substanz in der Schüttelkultur größer ist. Die Ausbeute der agglutinierenden Substanz beträgt mehr als 10 %, bezogen auf das Substrat (d. h. die Kohlenstoffquelle). Die Ausbeute ist andererseits umgekehrt proportional der Substratkonzentration. Beispielsweise sind in der Figur 4 die Ergebnisse eines Züchtungsvorgangs angegeben, bei dem als Kohlenstoffquelle Glucose, Saccharose, Fructose bzw. Rohzucker verwendet wurde, wobei jeweils 50 ml des Mediums in einen 200-ml-Erlenmeyerkolben eingebracht wurden und das Züchten unter Stehenlassen der Kultur bewirkt wurde. Die hierbei angewandten Bedingungen sind nachstehend angegeben.

Kulturbedingungen und Zusammensetzung des Mediums: Kohlenstoffquelle Konzentration

Glucose 5 %

Fructose 5 %

Granulierter Zucker 5 %

Rohzucker 5 %

Stickstoffquelle

0,2 % Hefepulver, das dem Medium zugesetzt wird (ausschließlich des Rohzuckers).
pH-Wert

Mit HCl auf 5,0 eingestellt.
Temperatur
28 - 30 ⁰C.

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Als Impfkeime verwendet man 1 ml einer Kulturflüssigkeit, die man in einer Schüttelkultur des isolierten Pilzes I während 7 Tagen erhalten hat.

Verfahren I zur Abtrennung und Reinigung der von dem isolierten Pilz I gebildeten agglutinierenden Substanz:

Man erhitzt die durch Züchten des isolierten Pilzes I (Dematium, Dematiaceae) in dem oben beschriebenen Medium unter den angegebenen Kulturbedingungen erhaltene Kulturflüssigkeit während 5 Minuten auf 100 ⁰C und unterwirft sie dann einer Zentrifugalausfällungsbehandlung bei 3000 min zur Abtrennung der Keime. Die Keime werden abfiltriert, wonach man das erhaltene Filtrat bis zu einer Äthanolkonzentration von 30 bis 40 % mit Äthanol versetzt (wobei man anstelle des Äthanols auch Aceton oder Methanol verwenden kann), wodurch eine Membrane zwischen dem Äthanol und der Kulturflüssigkeit gebildet wird. Beim Rühren der Flüssigkeiten bildet sich augenblicklich durch Agglutination eine flaumige Substanz. Die in dieser Weise agglutinierte oder ausgefällte Substanz wird durch Zentrifugieren oder mit Hilfe eines RührStabes abgetrennt. Dann wird die agglutinierende Substanz erneut in Wasser gelöst und mit Äthanol versetzt und agglutiniert. Nach dem Abtrennen und dem Trocknen unter vermindertem Druck erhält man die agglutinierende Substanz. Die in dieser Weise abgetrennte agglutinierende Substanz ist grauweiß und läßt sich leicht pulverisieren. Die in den Figuren 19 bis 22 dargestellten Fotografien sind mit einem Rasterelektronenmikroskop gewonnene Aufnahmen der agglutinierenden Substanz. Aufgrund der Tatsache, daß das Material augenblicklich in Gegenwart einer geringen Konzentration von Äthylalkohol agglutiniert, ist anzunehmen, daß die Substanz eine homogene hochmolekulare Substanz darstellt.

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(J cc;., j,td.

SA¹I¹ORU SIIINOI-IARA Case 1(M 5

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Reinigungsverfahren II:

Es hat sich gezeigt, daß die in der Kulturflüssigkeit enthaltene agglutinierende Substanz deutlich agglutiniert, wenn man die Flüssigkeit mit Aluminiumionen- versetzt, und daß sie auch in Gegenwart von Calciumionen unter alkalischen Bedingungen ausfällt. Zur Einführung der Aluminiumionen kann man Aluminiumsulfat und Polymere davon verwenden. Als Quelle für die Calciumionen kann man Calciumchlorid, Kalk etc. nennen. Beispiele für die Agglutination der Substanz in Gegenwart bestimmter anorganischer Ionen sind in der Figur 5 dargestellt. Auf der Grundlage dieser Eigenschäften wurde ein Verfahren zur Abtrennung der agglutinierenden Substanz aus der Kulturflüssigkeit entwickelt. Das Verfahren besteht darin, die Kulturflüssigkeit während 5 Minuten auf 100 ⁰C zu erhitzen, die Keime durch Filtration oder durch Zentrifugieren zu entfernen, 0,05 bis 0,10 % anorganischer Ionen (durch Zugabe einer Aluminiumverbindung unter sauren Bedingungen oder einer Calciumverbindung unter alkalischen Bedingungen) zuzugeben, das Ganze zu rühren, um die agglutinierende Substanz vollständig auszufällen, die Substanz durch Filtrieren oder Zentrifugieren abzutrennen und das erhaltene Produkt zu trocknen, so daß man die agglutinierende Substanz in Form eines pulverförmigen Feststoffs erhält.

Abtrennungs- und Reinigungs-Verfahren III: Man erhitzt die Kulturflüssigkeit während 5 Minuten auf 100 ⁰C, entfernt die Keime und engt die keimfreie Flüssigkeit auf etwa 10 % ein, um die agglutinierende Substanz zu erhalten. Wenn die agglutinierende Substanz oder das Ausfällungsmittel in technischem Maßstab verwendet werden soll, ist es vernünftig, die Substanz während ihrer Herstellung und ihrer Verwendung in flüssiger Form zu behandeln, da die Flüssigkeit sehr stabil ist, und die Substanz nicht vor der

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SATOUU SIUNOIIARA TER MEER · MÜLLER · STEfNMElSTER ^ase 1(M

Verwendung aufgelöst werden muß.

Die Verfahren zur Abtrennung und Reinigung der agglutinierenden Substanz sind in den nachstehenden Fließschemata zusammengefaßt.

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UAI-ICIiI TOGYO CO., LTD. TER MEER - MÜLLER . STEINME.STER

Isolierverfahren I Kulturflüssigkeit

Wärmebehandeln

100 °C/5 min

Abtrennen der Keime / J Filtrieren und Zentrifugieren Keime behandelte Flüssigkeit

Zugeben von Alkohol

bis zu einer Konzentration von 30 bis 40 %

Rühren

Zentrifugieren und Filtrieren Filtrat agglutinierende Substanz

Wiederauflösen Zugabe von Äthanol

Zentrifugieren und Filtrieren

Trocknen (feste agglutinierende Substanz)

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TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER DAI-ICHI TOGYO Co., LTD. SATORÜ SHINOHARA Case 10*15

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Isolierverfahren II
Kulturflüssigkeit

Wärmebehandeln 100 °C/5 min
Abtrennen der Keime

Filtrieren und Zentrifugieren

behandelte Flüssigkeit

sauer pH-Wert =4-5

Zugabe eines Aluminiumsalzes (wie Aluminiumsulfat)

0,01 - 0,10 %

.1

Rühren

Zentrifugieren und FiI-tieren

alkalisch
pH-Wert =10-11

Zugabe eines Calciumsalzes (wie Kalk)

0,01 - 0,10 %

Rühren

Zentrifugieren und Filtrieren

agglutinierende Substanz

Trocknen (feste agglutinierende Substanz)

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DAI-ICHI TOGYO CO., LTD. SATORU SHINOHARA
TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER Case 1045

Isolierverfahren III
Kulturflüssigkeit

Wärmebehandeln

100 °C/5 min

/ Abtrennen der Keime

Filtrieren und Zentrifugieren

Einengen (auf 5 - 10 %)

flüssige agglutinierende

Substanz

Isolation der agglutinierenden Substanz durch Zugabe

20 anorganischer Salze;

Bei dem Isolierverfahren II bestimmt man die Konzentration der agglutinierenden Substanz in der Kulturflüssigkeit und gibt dann eine berechnete Menge eines anorganischen Salzes zu, so daß die Substanz quantitativ mit

dem anorganischen Salz reagiert. Die bei dem Isolierverfahren II anfallende restliche Flüssigkeit, die eine gewisse Menge der noch vorhandenen Kohlenstoffquelle enthält, wird auf einen für die Kultur geeigneten pH-Wert
eingestellt und erneut verwendet. Die zugesetzten anorganischen Ionen, wie die Aluminiumionen, wirken nicht
als Inhibitor auf das Wachstum des Pilzes.

Anwendung der agglutinierenden Substanz als Ausfällungsmittel:

Es hat sich gezeigt, daß die flüssige oder feste agglutinierende Substanz, die anorganische Ionen enthält und

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DAl-ICHl TOGYO CO., LTD. SATORU SITINOIIARA Case 10/. 5

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die man durch Züchten des Dematium-Pilzes (Dematiaceae) und mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens gebildet hat, die Fähigkeit besitzt, organische Substanzen, anorganische Substanzen und lebende Keime in Form von Dispersionen, Suspensionen oder Kolloiden in Wasser oder diese Materialien, wenn sie in Wasser schwimmen, völlig zu agglutinieren und auszufällen, wenn man die Substanz selbst in einer sehr geringen Menge (0,1 bis 3,0 ppm, bezogen auf die Flüssigkeit) zugibt. Es ist ohne weiteres festzustellen, daß das Agglutinationsvermögen der erfindungsgemäß gebildeten agglutinierenden Substanz wesentlieh stärker ist als das handelsüblicher agglutinierender oder ausfällender Mittel (ob sie nun organischer oder anorganischer Natur sind). Ein weiterer Vorteil der agglutinierenden Substanz ist darin zu sehen, daß sie nicht zu sekundären Umweltverschmutzungen führt, da sie ein Stoffwechselprodukt eines Mikroorganismus¹ darstellt.

Die Agglutinationsbedingungen oder Äusfällungsbedingungen sind die folgenden:

1. Der optimale pH-Bereich liegt im sauren bis schwach sauren Bereich. Unter alkalischen Bedingungen zeigt das Material kein Agglutinationsvermögen. Die Ergebnisse der Bestimmung des Agglutinatxonsvermogens der agglutinierenden Substanz unter variierenden pH-Bedingungen sind in der Figur 6 dargestellt.

2. Die Reaktionstemperatur erstreckt sich von Raumtemperatur bis zu erhöhter Temperatur. Dabei hat die Temperatur keinen Einfluß auf das Agglutinationsvermögen. 3. Nach der Zugabe der agglutinierenden Substanz ist es erforderlich/ langsam zu rühren.

4. Die Menge, in der die agglutinierende Substanz zugesetzt wird/ beträgt 0,1 bis 3,0 ppm. Die Menge bleibt, unabhängig von der Art der zu agglutinierenden Substanz, die

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DAl-IClII TOGYO CO., LTD. SATORU SHINOHARA Case 104 5

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gleiche, wobei sich nur wenige Ausnahmen ergeben. Beispielsweise wird das Agglutinationsvermögen der agglutinierenden Substanz auf eine einprozentige wäßrige Kaolinlösung durch die Figur 7 dargestellt. Es hat sich gezeigt, daß in dem Fall, daß eine Substanz, die mit dieser agglutinierenden Substanz bei einem pH-Wert im sauren Bereich nicht agglutiniert werden kann, wie eine wäßrige Lösung von Cellulosepulver oder Stärketeilchen, das Cellulosepulver oder die Stärketeilchen augenblicklich agglutiniert und ausgefällt werden können, indem man Aluminiumionen in einer Menge, die 1/30 bis 1/40 der Menge der agglutinierenden Substanz entspricht, zugibt, und das Ganze rührt. Somit können sämtliche organischen und anorganischen Substanzen, die in Form einer Suspension, einer Dispersion oder eines Kolloids in dem Wasser enthalten sind, oder in dem Wasser schwimmen, agglutiniert und ausgefällt werden.

Die Ergebnisse der Untersuchung der Agglutinationswirkung dieser agglutinierenden Substanz sind in der Figur 8 dargestellt. Es hat sich erwiesen, daß trotz

der Tatsache, daß das Agglutinationsvermögen der agglutinierenden Substanz unter alkalischen Bedingungen sehr gering ist, das Agglutinationsvermögen auf einen Wert gesteigert werden kann, der dem unter sauren Bedingungen äquivalent ist, indem man Calciumionen zusetzt. Die Ergebnisse von Untersuchungen, bei denen Calciumionen unter alkalischen Bedingungen zugesetzt wurden, sind in der Figur 9 dargestellt. Die zugegebene Calciumionenmenge ist größer als die Menge der Aluminiumionen, die unter sauren Bedingungen zugegeben werden, d. h., sie beträgt 20 bis 30 Teile Teile pro Teil der agglutinierenden Substanz oder 40 bis 80 ppm. Die experimentellen

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DAI-ICHI TOGYO CO.;LTD. SATORU SHINOHARA Case 1045

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Ergebnisse lassen erkennen, daß das agglutinierende Mittel (selbst wenn es in sehr geringen Mengen verwendet wird), dazu geeignet ist, organische und anorganische Substanzen, die in Form einer Suspension, einer Dispersion oder eines Kolloids oder in schwimmender Form in dem Wasser vorliegen, zu agglutinieren und auszufällen. Der Mechanismus der Agglutinierungswirkung dieser Substanz ist offenbar der folgende. Die Substanz, die eine sehr hohe Affinität für Wasser besitzt (diese Tatsache läßt sich von der augenblicklichen Agglutination in Gegenwart von Alkohol in einer sehr geringen Konzentration ableiten), wird in Wasser in der Weise hydratisiert, als ob ein Netz mit sehr engen Maschen gleichmäßig mit Wasser gefüllt wird. Wenn elektrisch geladene, feinteilige Teilchen einer anorganischen Substanz zugegeben werden, wird das Netz aus dem elektrischen Gleichgewicht gebracht und agglutiniert, was zur Folge hat, daß die Substanz eingefangen und festgehalten wird, ebenso wie Fische in einem Fischernetz. Diese Tatsache ergibt sich ohne weiteres aufgrund der Beobachtung, daß bei Zugabe einer sehr geringen Menge von Aluminiumionen zu der wäßrigen Lösung der erfindungsgemäß hergestellten agglutinierenden Substanz eine Agglutination oder Ausfällung erfolgt. Wenn man Äthanol zu der Lösung der agglutinierenden Substanz zusetzt, ist festzustellen, daß schichtartige Membranen zwischen der Lösungsschicht und der Äthanolschicht gebildet werden. Die agglutinierende Substanz wird in Form einer wäßrigen Lösung verwendet. Die agglutinierende Substanz, die Aluminium oder Calcium enthält, und die man mit Hilfe des oben angegebenen Verfahrens II erhält, wird in Form einer alkalischen oder sauren wäßrigen Lösung eingesetzt.

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DAI-ICIII TÖGYO CO., LTD, SATORU SHINOHARA Case 1045

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Physikalisch-chemische Eigenschaften der agglutinierenden Substanz:

Die mit Äthanol isolierte und gereinigte agglutinierende Substanz ist in Wasser löslich. Eine 0/1 %ige wäßrige Lösung dieser Substanz besitzt eine spezifische Viskosität von 4 bis 5, was der Viskosität einer 40 %igen Zuckerlösung entspricht. Die Anthron-Reaktion, die Molisch-Reaktion und die Biuret-Reaktion der agglutinierenden Substanz sind positiv. Die qualitative COOH-Reaktion der Substanz mit Hilfe der Carbazol-Reaktion ist ebenfalls positiv. Die qualitative Untersuchung zeigt, daß das Material 10 bis 15 %

Galakturonsäure enthält. Wenn man die Substanz während 24 Stunden mit einer 1n Schwefelsäurelösung hydrolysiert, erhält man einen nicht zersetzten Rückstand und ein Hydrolysat, dessen papierchromatographisch ermittelte Zuckerzusammensetzung Glucose, Galaktose und Mannose umfaßt. Die Figur 23 gibt das Infrarotspektrum der erfindungsgemäß hergestellten agglutinierenden Substanz wieder, wobei sich eine der Carboxylgruppe zuzuordnende Absorption erkennen läßt, während die einer Amidogruppe zuzuordnende Bande nicht kar ist.

Es wird angenommen, daß die agglutinierende Substanz eine Substanz mit hohem Molekulargewicht ist, die überwiegend aus Glucose und Galaktose besteht und organische Säuren enthält.

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Viskosität der aus der Kulturflüssigkeit isolierten und gereinigten agglutinierenden Substanz:

10

15

20

Konzentration der Probe g/100 ml

0,01 0,05 0,10

Konzentration der Probe g/100 ml

0,01 0,05 0,10 Relative Viskosität (cP) yel

1 620

2 200
5 200

1 000

(30 ⁰C pH-Wert = 6,5)

Keine Veränderung der Viskosität unter sauren und basischen Bedingungen

Relative Viskosität (cP) yel

30 ⁰C 55 ⁰C

1 620 1 610

2 200 2 100 5 200 5 100

25

30

Elementaranalyse der isolierten und gereinigten agglu-

tinierenden Substanz:	6,52 %
H	41,04
C	0,14
N	51,74
O	0,56 (hygroskopisch)
Asche
Molekulargewicht:

Mehr als t 000 000 (geschätzt)

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DM-ICHI TOGYO CO., LTD. SATORU SHINOHARA Case 1C45

Qualitative Reaktion:

Anthron-Reaktion +

Carbazol-Reaktion +

Biuret-Reaktion +

Ninhydrin-Reaktion +

Löslichkeit der isolierten und gereinigten agglutinierenden Substanz:

Lösungsmittel

Löslichkeit

Wasser

Äthanol

Methanol

Aceton

Tetrachlorkohlenstoff

Butanol

Äther

Löslich in kaltem und warmem Wasser (jedoch schlecht löslich bei einer Konzentration von mehr als 10 %) Unlöslich

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DAI-ICHI ¹I¹OGYO CO., LTD. SATORU SHINOHARA

Case 10iD

Löslichkeit in Äthanol:

Äthanolkonzentration

Löslichkeit

10

15

Weniger als 40 % 40 - 45 %

Mehr als 45 %

20

Löslich

Unlöslich (es bildet sich eine eiweißartige Flüssigkeit mit hohem Wasserretentionsvermögen) Es bildet sich eine eiweißartige Flüssigkeit oder membranartige (kollodiummembranartige) Substanz, die unter Bildung eines flockigen Feststoffs agglutiniert bzw. sich zusammenballt.

Eigenschaften der isolierten und gereinigten agglutinierenden Substanz:

25

30

35

Geruch

Geschmack

Hygroskopizität

Farbe

Keiner
Keiner

Schwach (bei Raumtemperatur)
Graubraune faserige Substanz

Wenn man zu einer verdünnten Lösung (mit einer Konzentration von 1 bis 100 ppm) der agglutinierenden Substanz ein zweiwertiges oder dreiwertiges Ion oder ein Schwermetallion (wie Ca , Al" , Mg-, Zn- oder Pd-Ionen (in einer Menge, die 1/10 der Menge entspricht oder geringer ist) zugibt, agglutiniert die Substanz völlig in Form einer faserigen oder faserartigen Sub-

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stanz. Die Reaktion der agglutinierenden Substanz mit den anorganischen Ionen verläuft quantitativ.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1:

Untersuchungsergebnisse, die an Rohwasser der Wasserreinigungsanlage von Miyazaki-City durchgeführt wurden.

Tabelle I

20

25

pH-Wert des Rohwassers	Menge der zugesetzten agglutinierenden Substanz (ppm)	1	2	3	4	%Trans- mission
	0	99,5 %	99,5 %	99,6 %	99,7 %
7,6	95,0 %	99,5	99,8	99,9	99,9
6,0	95,0	99,5	99,8	99,9	99,9
5,0	95,0	99,0	99,4	99,5	99,5
4,0	95,0

30

35

Man versetzt das Rohwasser oder Frischwasser mit der agglutinierenden Substanz (die mit dem Mikroorganismus gebildet worden ist), rührt während 5 Minuten (bei 60 min" und läßt während 5 Minuten stehen. Dann bestimmt man die prozentuale Transmission der gebildeten überstehenden Flüssigkeit (bei einer Wellenlänge von 720 πιμπι) unter Verwendung von destilliertem Wasser als Vergleichssubstanz, wobei sich die in der obigen Tabelle I angegebenen Zahlenwerte ergeben.

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Case .1045

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10

15

30

35

Es ist aus der obigen Tabelle I ohne weiteres ersichtlich, daß die in Form von Suspensionen oder Kolloiden in dem Rohwasser oder Frischwasser enthaltenen organischen und anorganischen Substanzen bei der Zugabe der agglutinierenden Substanz in einer Menge von einigen ppm (1 bis 4 ppm, bezogen auf das Rohwaaser) sofort in sich schnell absetzenden Flocken ausgefällt werden, was zur Folge hat, daß die prozentuale Transmission des Wassers auf 99,9 % gesteigert wird, welcher Wert dem von destilliertem Wasser entspricht. Es ist somit ersichtlich, daß die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung des genannten Mikroorganismus¹ gebildete agglutinierende Substanz mit Vorteil als Agglutinierungsmittel oder Ausfällungsmittel dazu verwendet werden kann, Substanzen zu entfernen, die in Form eines Kolloids oder einer Suspension in dem Rohwasser von Wasserreinigungsanlagen etc. enthalten sind. Im allgemeinen wird bei einer Wasserreinigungsbehandlung (für Industriewasser oder Leitungswasser) 20 bis 30 ppm (höchstens 100 ppm) Aluminium zugesetzt, um die Trübheit des Wassers auf weniger als 1 ppm zu bringen, wobei die in dieser Weise gebildeten Flocken in einem Ausfällungstank ausgefällt und entfernt werden. Wenn jedoch die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens gebildete agglutinierende Substanz verwendet wird, muß sie lediglich in einer Menge von 1 bis 2 ppm zugesetzt werden, wobei die gebildeten Flocken sehr gut ausgefällt und leicht abgetrennt werden können. Somit ist es bei Anwendung der erfindungsgemäß hergestellten agglutinierenden Substanz ohne weiteres möglich, die Wasserbehandlungsvorrichtungen wesentlich zu rationalisieren.

Wenn man einige ppm der mit Hilfe des Mikroorganismus¹ gebildeten agglutinierenden Substanz dem zu reinigenden

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DÄI-ICHI TÖGYÖ CO., LTD. SATORU SHINOHARA Case 1045

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Rohwasser zusetzt und dann 1 bis 2 ppm Aluminiumsulfat zugibt, wird die prozentuale Transmission des Wassers auf einen Wert gesteigert, der höher liegt als der Wert, den man lediglich unter Verwendung der agglutinierenden Substanz erreicht. Die hierdurch erzielte prozentuale Transmission des Wassers ist vergleichbar mit der von destilliertem Wasser. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle II zusammengestellt.

Tabelle II

20

25

30

35

pH-Wert des Rohwassers	Agglutinierende Substanz + Aluminiumsulfat 1 ppm + 1 ppm	Keine Zugabe	%Trans- mission
7,6	100 %	95,0 %
6,0	100	95,0
5,0	100	95,0
4,0	99,9	95,0

Beispiel 2;

Ergebnisse der Behandlung von Abwasser einer Zuckerfabrik (welches Abwasser feine Aktivkohleteilchen enthält.

Die feinen Kohlenstoffteilchen, die in dem Abwasser einer Zuckerfabrik enthalten sind (bzw. in der Wasch-

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DAI-ICHI TOGYO CO., LTD. SATORU SHINOHARA Case 1045

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lösung, die bei der Regenerierung der Filterkohle

kaum
anfällt), können/sedimentiert werden, selbst wenn

man das Wasser während längerer Zeitdauern (24 bis 48 Stunden) stehenläßt, wobei das Wasser seine schwarze Färbung nicht ändert. Es hat sich jedoch gezeigt, daß man durch Zugabe von 1 bis 3 ppm der erfindungsgemäß mit Hilfe des Mikroorganismus¹ gebildeten agglutinierenden Substanz zu dem Wasser und Einstellen des pH-Wertes des Wassers auf einen Wert von 7 und Zugabe von 1 ppm Aluminiumsulfat augenblicklich Kohlenstoff flocken bilden kann, die sich absetzen und ein Wasser zurücklassen, das ebenso transparent ist wie destilliertes Wasser. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind in den Tabellen III zusammengestellt.

Tabelle III-1

pH-Wert des Rohwassers	Agglutinierende Substanz (2 ppm)	Agglutinierende Substanz (2 ppm) Aluminiumsulfat (1 ppm)	%Trans-
9	84 %	86,0 %	mission
8	87	98,0
7	89	99,0
6	90	99,5
5	88	99,0
4	84	98,0
3	84	98,0

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Tabelle III-2

20

Zugegebene Menge der agglutinierenden Substanz (ppm)	Aluminiumsulfat (1 ppm)	%Trans- mission
0,5	98,5 %
1,0	99,0
1,5	99,0
2,0	99,5
3,0	99,5

25

Analyse des unbehandelten Wassers, das feine Aktiv-

30

kohleteilchen enthält:	10,5
pH-Wert:	40 - 50
S.S.-Wert:	weniger als 0,044
Durchschnittlicher Teilchen	(320 mesh)
durchmesser:	83 %
Prozentuale Transmission T:	schwarz
Farbe:

35

Es ist ersichtlich, daß unlösliche Suspensionskolloide, wie feinteilige Aktivkohle, mit Hilfe der erfindungsgemäß hergestellten agglutinierenden Substanz völlig agglutiniert und ausgefällt werden können, wenn man diese Substanz zusammen mit Aluminiumsulfat bei einem pH-Wert von etwa 7 verwendet. Die Ägglutinierungswxr-

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kung läßt sich auch dann beobachten, wenn die Konzentration des Suspensionskolloids sehr gering ist (und beispielsweise einige ppm beträgt).

10

Beispiel 3; Ergebnisse der Behandlung von Papierfabrikabwasser

bzw. Siebabwasser (Kp-Abwasser der Firma K. Company).

Man verdünnt ein Papierfabrikabwasser (Kp-Abwasser) auf 1/10 der Konzentration und stellt es auf einen

ph-Wert von 6,0 ein, um eine Probe für die Untersuchung

die
zu bilden. Dann gibt man/mit Hilfe des erfindungsgemäßen

Verfahrens unter Verwendung des Mikroorganismus¹ gebildete agglutinierende Substanz zu, rührt, setzt Aluminiumsulfat zu, wodurch die löslichen Materialien in Form einer großen Menge Flocken ausfallen und man eine transparente überstehende Flüssigkeit erhält. Die Bildung der Flocken und die Ausfällung bzw. das Absitzen der in dieser Weise gebildeten Flocken erfolgen in einigen Minuten. Wenn man die agglutinierende Substanz zur Behandlung von Abwasser von Papierfabriken bzw. ZeIlstoffäbriken anwendet, wird das Wasser auf einen neutralen pH-Wert eingestellt und auf etwa 1/10 der Konzentration verdünnt. Bei der Behandlung von solchen Abwässern mit der erfindungsgemäß hergestellten agglutinierenden Substanz sind die Entfärbungswirkung und 0 das Unlöslichwerden der löslichen Materialien besonders bemerkenswert. Die gebildeten Flocken können ohne weiteres abfiltriert werden.

35

Die erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle IV zusammengestellt.

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Tabelle IV

Zugegebene Alu miniumsulf at- menge (ppm)	Zugegebene Men ge der aggluti nierenden Sub stanz (ppm)	Entfärbung der überstehenden Flüssigkeit (%) *)	Beseitigung der unlösli chen Materi alien aus der überste henden Flüs sigkeit (%)**)
400	20	46,0	80
600	20	61 _r2	95,0
800	20	70,0	98,0
1000	20	99,7	99,9
0	0	0	0

*) Man bestimmt die Entfärbung bei einer Wellenlänge von 420 μπι unter Verwendung von Wasser als Kontrollsubstanz .

**) Die Beseitigung der unlöslichen Materialien aus

ist

der überstehenden Flüssigkeit/auf das rohe Abwasser bezogen.

Das Aluminiumsulfat wurde nach der Zugabe der agglutinierenden Substanz zugesetzt.

35

Beispiel 4:

Ergebnisse der Behandlung von Abwasser einer Nudelherstellungsvorrichtung .

Die Behandlung des Abwassers von Nudelherstellungsvor-

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richtungen ist im allgemeinen sehr schwierig, wobei bislang kein Behandlungsverfahren zur Verfügung steht. Es hat sich gezeigt, daß die Qualität des Abwassers der Nudelherstellungsvorrichtung in bemerkenswerter Weise dadurch verbessert werden kann, daß man einige ppm der erfindungsgemäß hergestellten agglutinierenden Substanz zusetzt. Wenn der chemische Sauerstoffbedarf (CO.D.-Concentration) oder der S.S.-Wert (S.S.-Concentration) des Abwassers zu hoch ist, ist es von Vorteil, das Wasser auf eine Konzentration von etwa 2000 ppm zu verdünnen, bevor die Behandlung mit der agglutinierenden Substanz durchgeführt wird.

Bei der Untersuchung verwendet man das Abwasser einer Nudelherstellungsvorrichtung, das einen pH-Wert von 6,0 aufweist, einen chemischen Sauerstoffbedarf von 5667 ppm und einen S.S.-Wert von 4100 ppm besitzt.

Durch Zugabe von 6 bis 9 ppm der erfindungsgemäß unter Verwendung des Mikroorganismus¹ zugesetzten agglutinierenden Substanz zu dem Abwasser der Nudelherste1lungsvorrichtung in Gegenwart von 2 ppm Aluminiumsulfat läßt sich der chemische Sauerstoffbedarf um 80 % verminderen und die prozentuale Transmission auf 88 bis 89 % steigern. Es hat sich dabei erwiesen, daß die Agglutination in einigen Minuten vollständig durchgeführt werden kann und daß sich die agglutinierten bzw. ausgefällten Substanzen sehr leicht abfiltrieren lassen.

Die erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle V zusammengestellt.

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DAI-ICHI TOGYO CO., LTD. SATORU SHINOHARA Case 1C45

Tabelle V

10 15

pH- Wert	%Transmission	Absenkung des chemischen Sauerstoff bedarfs (%)
3	61	40,1
4	59	50,0
5	59	50,0
6	89	81,1
7	88	80,0
	30	0 (5667 ppn)

Beispiel 5;

Ergebnisse der Behandlung des Abwassers einer Bohnenpas tenherstellungsvorrichtung .

30

Das Abwasser einer Bohnenpastenherstellungsvorrichtung besitzt einen ph-Wert von 6,2, ist in der Regel rotgefärbt, weist einen chemischen Sauerstoffbedarf von 5750 ppm und einen S.S.-Wert von 1680 ppm auf.

Man stellt das Abwasser der Bohnenpastenherstellungsvorrichtung mit CaO auf einen pH-Wert von 10 bis 12 ein, und gibt 2 ppm der erfindungsgemäß hergestellten agglutinierenden Substanz zu, wodurch der chemische Sauerstoffbedarf des Abwassers um mehr als 70 % abgesenkt wird. Die in dieser Weise gebildeten Flocken können sehr leicht aus-

40

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gefällt werden. Wenn man das Abwasser mit einem pH-Wert von 6 - 8 in Gegenwart von Aluminiumsulfat mit der gleichen agglutinierenden Substanz behandelt, ergibt sich eine schlechte Entfärbung und nur eine geringfügige Absenkung des chemischen Sauerstoffbedarfs.

0 Die bei dieser Untersuchung erzielten Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle VI aufgeführt.

Tabelle VI

15

20

25

pH-Wert	Zugegebene CaO-Menge (ppn)	Zugesetzte Menge der agglutinie renden Substanz (ppm)	Entfärbung (%)	Beseitigung (%)
10,8	500	2	0	72,2
11,2	1 000	2	43	75,7
12,2	5 000	2	68	79,2
12,3	10 000	2	73	86,1

30 Beispiel 6;

Ergebnisse der Behandlung von Urin und Abwasser einer Schweinezuchtanstalt.

urin und Abwasser, die in Schweinezuchtanstalten anfallen, wurden bislang allgemein mit Hilfe verschiedenartiger Verfahren behandelt. Es ergeben sich jedoch-viele Probleme, wie die Färbung, der chemische Sauerstoffbedarf und die

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Trübung des behandelten Wassers, die noch nicht gelöst werden konnten. Wenn man die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Anwendung des genannten Mikroorganismus¹ gebildete agglutinierende Substanz für die Behandlung solcher Abwässer und Urine verwendet, läßt sich die prozentuale Transmission verbessern, die Entfärbungsrate deutlich steigern, und es läßt sich auch der chemische Sauerstoffbedarf vermindern. Somit kann man die bislang bestehenden Probleme lösen und die Behandlung rationalisieren.

Das bei der Untersuchung verwendete Material (Urin bzw. Abwasser einer Schweinezuchtanstalt) besitzt folgende

Eigenschaften:

Einen chemischen Sauerstoffbedarf von 436, einen pH-Wert von 7,2, wobei das Material braun und trüb ist und eine prozentuale Transmission von 55 % besitzt.

25

30

35

Man versetzt den Urin und das Abwasser der Schweinezuchtanstalt mit der erfindungsgemäß hergestellten agglutinierenden Substanz und dann mit Aluminiumsulfat. Es bilden sich augenblicklich weiße, flaumige Flocken, die sich sehr leicht absetzen und eine transparente überstehende Flüssigkeit zurücklassen. Die prozentuale Transmission der überstehenden Flüssigkeit beträgt bis zu 99,0 %. Die Entfärbungsrate beträgt 95,0 %, wobei gleichzeitig der chemische Sauerstoffbedarf um 40 % gesenkt werden kann. Die hierbei gebildeten Flocken können ohne weiteres abfiltriert werden. Die ausgefällten Flocken fallen in einer Menge von 0,1 bis 0,04 %, bezogen auf 100 ml des Urins und des Abwassers der Schweinezuchtanstalt, an.

Die erhaltenen Ergebnisse sind in den nachstehenden Tabellen VII und VIII zusammengestellt.

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Tabelle VII

pH-Wert	Zugesetzte Menge der agglutinie renden Substanz (ppm)	Zugesetzte Aluminium- sulfat- menge (ppm)	Überstehende Flüssigkeit	Entfärbung (%)	Verminde rung des chemischen Sauerstoff bedarfs (%)
4,0	20	100	Trans mission (%)	95	35
5,0	20	100	98 - 99	95	35
6,0	20	100 .	98 - 99	95	40
7,0	20	100	98 - 99	95	40
98 - 99

Tabelle VIII

pH-Wert = 6,	0	Zugesetzte Aluminium- sulfatxnen- ge (ppm)	Transmission (%)	Entfärbung (%)	Verminderung des chemischen Sauerstoffbe darfs (%)
Zugesetzte Menge der agglutinie renden Sub stanz (ppm)	100	95 - 98	95,0	.40
50	100	96 - 98	95,0	40
40	100	98 - 99	95,0	40
20 '	100	98 - 99	95,0	40
10

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Beispiel 7:

Ergebnisse der Agglutinationsbehandlung von- Mikrobenschlamm, den man durch Behandeln von Urin und Abwasser einer Schweinezuchtanstalt mit fotosynthetischen Bakterien erhalten hat.

Die Abwasser von Viehzuchtfarmen, wie der Urin von Schweinezuchtanstalten, wurden bislang mit fotosynthetischen Bakterien behandelt, wie es in der JA-AS 11979/1976 beschrieben ist. Die Abtrennung des Mikrobenschlamms von der behandelten Flüssigkeit durch Sedimentation ist sehr schwierig, so daß ein Bedürfnis dafür besteht, dieses Problem zu lösen. Wenn man die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung des genannten Mikroorganismus ' gebildete agglutinierende Substanz zusammen mit Aluminiumsulfat verwendet, kann die Abtrennung sehr schnell und vollständig erreicht werden, wobei gleichzeitig die Farbe und die prozentuale Transmission der überstehenden Flüssigkeit verbessert werden. Die hervorragenden Ergebnisse erzielt man mit einer Flüssigkeit, die durch Behandeln mit fotosynthetischen Bakterien hergestellt wurde.

Die prozentuale Transmission der überstehenden Flüssigkeit beträgt 99 bis 99,5 %, wobei sich eine Entfärbungsrate von mehr als 50 % ergibt. Das in dieser Weise behandelte Wasser zeigt das gleiche Aussehen wie farbloses, transparentes Wasser.

Die obigen Ergebnisse lassen erkennen, daß die erfindungsgemäß hergestellte agglutinierende Substanz eine bemerkenswerte Wirkung auf Flüssigkeiten und Abwasser ausübt, die Mikroorganismen und insbesondere Bakterien enthalten, und daß die agglutinierende Substanz mit Vorteil bei der Behandlung von Abwässern durch Sedimentation verwendet werden kann.

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Leerseite

Claims

PATENTANWÄLTE 2 8 4 A 3 1

TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER

D-8000 München 22

Triftstraße 4

D-4800 Bielefeld Siekerwall 7

Case: 1045
tM/ei

OKi

DAI-ICHI TOGYO COMPANY, LTD.

No. 1-6, Nihonbashi Muromachi, Chuo-ku, Tokyo, Japan

und

SATORU SHINOHARA

No. 8-14, Takasago-cho, Hyuga-shi, Miyazaki-ken, Japan

Verfahren zur Herstellung einer agglutinierenden Substanz und deren Verwendung

Prioritäten: vom 11. Oktober 1977, Japan, Nr. 121687/77

vom 10. August 1978, Japan, Nr. 97664/78

vom 17. August 1978, Japan, Nr. 100150/78

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung einer agglutinierenden Substanz durch Züchten eines Mikroorganismus¹, dadurch gekennzeichnet , daß man als Mikroorganismus einen eine agglutinierende Substanz bildenden Dematium-Pilz (Dematiaceae) züchtet.

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MlILIIi · MÜLLER · S'I LINMLIS! LIi

I)AT-ICIII TOGYO CO, LTD. SATORU SHINOHARA Case 1045

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch g e -

kennzeichnet, daß man ein Medium verwendet, das ein Kohlenhydrat als Hauptkohlenstoffquelle enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch g e -

kennzeichnet, daß man eine agglutinierende Substanz bildet, die eine Agglutinierungswirkung auf organische Substanzen, anorganische Substanzen, Mineralstoffe und lebende Keime ausübt, die in Form einer Suspension, einer Dispersion oder eines Kolloids in Flüssigkeiten vorliegen oder darin schwimmen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man einen eine agglutinierende Substanz bildenden Dematium-Pilz (Dematiaceae) unter Verwendung eines Mediums mit einem Gehalt der Kohlenstoffquelle von 0,5 bis 5 % züchtet.

5. Verfahren zum Agglutinieren oder Ausflocken von anorganischen und organischen,unlöslichen,suspensoiden und kolloiden Substanzen, unlöslichen Proteinen und löslichen Proteinen, die in Wasser oder Industrieabwässern enthalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Wasser oder dem Industrieabwasser eine agglutinierende Substanz oder ein eine agglutinierende Substanz enthaltendes Produkt, das man durch Züchten eines eine agglutinierende Substanz bildenden Dematium-Pilzes (Dematiaceae) erhalten hat, zusetzt, um die Produkte zu agglutinieren und auszufällen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als agglutinierende Substanz oder das die agglutinierende Substanz enthaltende Pro-

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dukt die die Keime enthaltende Kulturflüssigkeit, die hitzesterilisierte Kulturflüssigkeit, aus der die Keime mit Hilfe physikalischer oder chemischer Methoden entfernt worden sind, oder eine feste Substanz, die man durch Reinigen der Kulturflüssigkeit mit einem organischen Lösungsmittel erhalten hat, verwendet.

Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß man als Wasser oder Industrieabwässer Rohwasser für Leitungswasser, Abwasser von Viehzuchtfarmen, Abwässer der Nahrungsmittelindustrie, Abwasser der chemischen Industrie, Abwasser von Papierfabriken und andere Industrieabwässer behandelt.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß man die agglutinierende Substanz oder das die agglutinierende Substanz enthaltende Produkt zusammen mit einer Aluminiumverbindung einsetzt.

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9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß man dem Wasser oder den Industrieabwässern, wenn diese alkalisch sind, oder nachdem diese alkalisch gestellt worden sind, Calciumionen und die agglutinierende Substanz oder ein die agglutinierende Substanz enthaltendes Produkt zusetzt.

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