Hans-Jürgen Rehm

Industrielle Mikrobiologie Zweite, völlig neubearbeitete Auflage

Mit 215 Abbildungen und 89 Tabellen

Springer -Verlag Berlin Heidelberg New York 1980

Professor Dr. HANS-JüRGEN REHM

Institut fUr Mikrobiologie W estfä1ische-Wi1helms-Universität Tibusstraße 7 -15 4400 Münster

ISBN-13: 978-3-642-67427-3 DOI: 10.1007/978-3-642-67426-6

e-ISBN-13: 978-3-642-67426-6

CIP-Kurztitelaufnahme der Deutschen Bibliothek Rehm, Hans-Jürgen: Industrielle Mikrobiologie/Hans-JÜfgen Rehm. 2., völlig neubearb. Aufl. Berlin, Heidelberg, NewYork: Springer, 1980.

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© by Springer-Verlag Berlin· Heidelberg 1980

Softcover reprint of the hardcover 2nd edition 1980

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2131/3130-543210

Meinem Vater

Vorwort zur zweiten Auflage

Seit dem Erscheinen der 1. Auflage ist außerordentlich viel Literatur auf dem Gebiet der technischen Mikrobiologie erschienen, so daß das Buch praktisch neu geschrieben werden mußte. Dabei mußte ich mich viel mehr als bei der 1. Auflage auf die Meinung anderer Autoren stützen, denn das inzwischen stark gewachsene Gebiet kann nicht mehr von einem allein vollständig übersehen werden. Diese Schwierigkeit zeigt sich besonders bei der Gewichtung der einzelnen Teilgebiete, vor allem bei neu sich entwickelnden Arbeits­gebieten.

Eine Vollständigkeit ist niemals angestrebt worden. Zahlenanga­ben über die wirtschaftliche Bedeutung wurden nur in den selten­sten Fällen gemacht.

Das Ziel des Buches ist geblieben: Es soll allen, die sich mit technischer und industrieller Mikrobiologie befassen wollen, eine Einarbeitung in das Gebiet ermöglichen. Die Literaturhinweise sol­len dann ein tiefgehendes Studium ermöglichen. Aus den genannten Gründen ist auf die Angabe vieler Literatur, die bereits in der 1. Auflage zitiert worden ist, hier verzichtet worden.

Die Angaben der Mikroorganismenspecies sind im Prinzip di­rekt aus den Arbeiten übernommen worden, selbst wenn sich inzwi­schen die Nomenklatur geändert hat. Zum Teil wurden Hinweise auf die neue Nomenklatur gegeben.

Beim Zitieren der Arbeiten wurden möglichst leicht zugängliche repräsentative Literatur sowie zusammenfassende Arbeiten bevor­zugt zitiert. Nur selten wurde Wert darauf gelegt, die ersten Entdek­ker, z. B. eines Verfahrens oder einer Entwicklung, zu zitieren.

Viele biochemische Reaktionen, die mir für die 1. Auflage noch wichtig erschienen, sind heute bereits Allgemeinwissen geworden, so daß sie hier insgesamt stark gekürzt dargestellt werden konnten. Ähnlich ist es mit solchen Sachgebieten, z. B. Antibiotica, die gegenwärtig bereits intensiv beschrieben worden sind. Biosynthesen und deren Regulation wurden im allgemeinen ausführlicher darge­stellt als Wirkungsmechanismen, Anwendungen etc.

Diese 2. Auflage hätte nicht geschrieben werden können, wenn nicht mein Vater in unermüdlicher Arbeit einen großen Teil der Korrekturen gemacht und wenn nicht Fräulein BARBARA STECKEL die zahlreichen technischen Arbeiten mit großem Engagement be­wältigt hätte. Beiden gilt mein besonderer Dank.

VIII Vorwort zur zweiten Auflage

Vielen Kollegen danke ich für eine große Anzahl wertvoller fachlicher Hinweise. Herrn Dr. K. F. SPRINGER danke ich für das Verständnis, diese 2. Auflage im vorliegenden Umfang schreiben zu können. Dem Verlag, besonders Herrn Dr. CZESCHLIK und Herrn KIRCHNER bin ich für die Hilfe bei der Drucklegung und Ausstat­tung sehr dankbar.

Möge die 2. Auflage, ebenso wie bereits die erste, zur weiteren Entwicklung der Biotechnologie beitragen!

Münster, im Dezember 1979 HANS-JüRGEN REHM

Vorwort zur ersten Auflage

Das vorliegende Buch ist aus Vorlesungen entstanden, die ich in Berlin und München über industrielle Mikrobiologie gehalten habe. Dieses Gebiet ist in sehr rascher Entwicklung begriffen. Besonders in den USA und in Japan wurden in den vergangenen Jahrzehnten wichtige neue Verfahren zur Züchtung von Mikroorganismen und deren StoflWechselprodukten entwickelt. Die wirtschaftliche Bedeu­tung von technischen Verfahren, die mit Mikroorganismen durchge­führt werden, ist oft außerordentlich groß.

Über das Gesamtgebiet der industriellen Mikrobiologie liegt im deutschsprachigen Schrifttum nur eine Übersetzung einer amerika­nischen Ausgabe des Buches von PRESCOTT und DUNN aus dem Jah­re 1949 vor. In der Zwischenzeit sind auf diesem Gebiet aber außer­ordentlich viele Neuentwicklungen gemacht worden, die im vorlie­genden Buch zusammenfassend dargestellt werden sollen.

Das Buch ist in erster Linie für Mikrobiologen, Biologen, Bio­chemiker, Chemiker, Lebensmittelchemiker und Techniker gedacht, die sich in der Industrie mit mikrobiologisch-technischen Proble­men befassen müssen. Sie sollen sich an Hand des Buches über den gegenwärtigen Stand der industriellen Mikrobiologie informieren können und auf detaillierte Probleme hingewiesen werden, in die sie sich mit Hilfe der zitierten Spezialliteratur einarbeiten können. Es wurde bei der Stoff auswahl immer versucht, eine Übersicht über das Gesamtgebiet zu erreichen.

Für die Auswahl der Verfahren war nicht nur die gegenwärtige wirtschaftliche Bedeutung bestimmend, sondern in vielen Fällen auch besonders methodisches Interesse. Dem Leser sollen auf diese Weise Anregungen für künftige technische Möglichkeiten vermittelt werden.

Für die Durchführung von Fermentationen mit Mikroorganis­men und besonders für die Entwicklung neuer Verfahren ist die Kenntnis der Biosynthese der StoflWechselprodukte häufig von größter Bedeutung. Aus diesem Grunde wurden wichtige Ergeb­nisse über biochemische Reaktionen bei der Biosynthese oder beim Abbau von StoflWechselprodukten in den entsprechenden Kapiteln beschrieben. Art- und Gattungsnamen wurden im allgemeinen un­verändert aus der Literatur übernommen. Ältere geschichtlich inter­essante Arbeiten, besonders aus dem vorigen Jahrhundert, wurden zwar erwähnt, jedoch nicht mit Zitaten belegt. Die Kapitel über

x Vorwort zur ersten Auflage

Wein und Bier wurden nur sehr kurz abgefaßt, da hierfür ausge­zeichnete Zusammenstellungen in deutscher Sprache existieren. Die Literatur wurde bis Mitte 1966 berücksichtigt.

Allen Kollegen, die mir bei der Herstellung des Buches mit wert­vollen Ratschlägen und Hinweisen behilflich waren, möchte ich meinen Dank sagen, besonders den Professoren und Doktoren BÖT­TICHER, HARTMANN, KANDLER, SCHILLINGER, SCHLEGEL, THALER

und vor allem Herrn Prof. Souc!. Ganz besonders danke ich Fräu­lein K. AXT für die Anfertigung von Zeichnungen und Formelsche­mata sowie für die Mithilfe beim Lesen der Korrekturen. Meinem Vater bin ich für das Lesen der Korrekturen sehr dankbar, meinem Bruder für die Hilfe bei der Beschaffung von Literatur. Dem Verlag danke ich für die gute Zusammenarbeit.

Ich bitte alle Fachkollegen um kritische Hinweise im Interesse der weiteren Entwicklung des Buches, denn es ist dem Einzelnen nicht mehr möglich, sämtliche Tatsachen und Verfahren auf diesem großen Gebiet zu überblicken.

Möge das Buch zur weiteren Entwicklung der industriellen Mi­krobiologie beitragen.

München,Mai 1967 HANS-JÜRGEN REHM

Inhaltsverzeichnis

Entwicklung der technischen Mikrobiologie . . . . .

Kapitell Technisch wichtige Mikroorganismenarten undZeUen . 3

I. Viren . . 3 2. Bakterien. 4 3. Pilze. . . 10 4. Photosynthetische Mikroorganismen 17 5. Zellen bzw. Gewebe, Zellteile . 17 6. Protozoen 18

Literatur 18

Kapitel2 Entwicklungsbedingungen für Mikroorganismen . 21

I. Allgemeine Substratansprüche der Mikroorganismen .. 21 2. Weitere Bedingungen zur Mikroorganismenentwicklung 23 3. Substrate zur technischen Mikroorganismenzucht 25 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Kapitel3 Zentraler Stoffwechsel der Mikroorganismen 32

I. Hexoseabbau über den Fructose-diphosphat-Weg (FDP-Weg). . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

2. Hexoseabbau über den oxidativen Pentose-phosphat-Weg (PP-Weg). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 35

3. Hexoseabbau über den Entner-Doudoroff-Weg (ED-Weg) 35 4. Verbreitung der Hexoseabbauwege unter den

Mikroorganismen . . . . . . . . 37 5. Oxidation von Kohlenwasserstoffen 37 6. Tricarbonsäure-Zyklus (TeC). . . 39 7. Weitere Grundstoffwechselvorgänge 39 Literatur . . . . . . . . . . . . . 40

Kapitel4 Mikrobielle Biosynthesen industriell wichtiger Sekundärprodukte (peripherer Stoffwechsel) 42

I. Polyketide . . . . . 42 2. Fettsäuren und Fette. 45 3. Polyacetylene . . . . 45 4. Isoprenoide. . . . . 45 5. Weitere Wege der Biosynthese sekundärer Produkte 47 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

XII Inhaltsverzeichnis

Kapitel5 Mikroorganismengenetik unter industriellen Gesichtspunkten 48

I. Allgemeines. . . . . . . 48 2. Mutationen. . . . . . . 49 3. Induktion von Mutationen 50 4. Anreicherung von Mutanten 51 5. Übertragung von Merkmalen und genetische

Rekombination . . . . . . 53 6. Regulation des Stoffwechsels . . . . . . . 55 7. Gentechnologie. . . . . . . . . . . . . 59 8. Anwendungsgebiete der Genetik in der industriellen

Mikrobiologie. 61

Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

Kapite/6 Anreicherung, Isolierung und Haltung von Mikroorganismen und Zellen. . . . . . . 65

l. Anreicherung und Isolierung von Mikroorganismen und Zellen . . . . . . . . . . 65

2. Besondere Testverfahren . . . . 66 3. Haltung von Produktionsstämmen 69 4. Mikroorganismensammlungen . . 70 5. Patentschutz für Mikroorganismen. 70 Literatur . . . . . . . . . . . . . 70

Kapitel 7 Entwicklungskinetik der Mikroorganismen 72

1. Diskontinuierliche Kultur. . . . . . . . . . . 72 2. Grundlagen der kontinuierlichen Mikroorganismenzucht 76 3. Gesetzmäßigkeiten bei der Produktbildung 78 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 81

Kapitel8 Die Abschnitte der Fermentation 82

1. Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 82 2. Übersicht über den Ablaufbiotechnologischer Verfahren. 82 3. Substrate und Herstellung des Fermentationsmediums . 82 4. Sterilisation . . . . . . . 83 5. Herstellung der Impflösung 91 6. Fermentation . 92

a) Bioreaktoren . . . . . 92 b) Sterilhaltung . . . . . 93 c) Belüftung und Bewegung von Fermentationslösungen . 93 d) Meß- und Regeltechnik. . . . . . . . . 105 e) Schaumzerstörung . . . . . . . . . . . 107

7. Trennung von Biomasse und Kulturflüssigkeit 110 8. Produktisolierung. . . 110 9. Trocknung. . . . . . 112

10. Rückstandsbeseitigung 112 11. Scale up 113 Literatur . . . . . . . . 113

Inhaltsverzeichnis XIII

Kapitel9 Bioreaktoren . . . . . . . 117

1. Allgemeines. . . . . . . . . . . 117 2. Reaktoren rur Oberflächenverfahren 117 3. Reaktoren rur Submersverfahren . 122

Literatur . . . . . . . . . . . . . 131

Kapitel10 Kontinuierliche Verfahren. 134

1. Semikontinuierliche Fermentation . 134 2. Kontinuierliche Fermentation. 134

Literatur . . . . . . . . . . . . . 139

Kapitel11 Biomasse zur Mikroorganismengewinnung . 141

I. Backhefeherstellung . 141

1. Allgemeines. . . . . . . 141 2. Mikroorganismen. . . . . 141 3. Biochemie und Regulation. 142 4. Technik der Backhefeherstellung 143 5. Schädlinge der Backhefeerzeugung 150 6. Trockenhefe . . . . . . . . . . 150 7. Anwendung . . . . . . . . . . 151

11. Gewinnung von Mikroorganismen rur technische, biochemische oder medizinische Zwecke . . . 151 1. Mikroorganismen als Starterkulturen in der

Lebensmittelwirtschaft . . . . . 151 2. Mikroorganismen als Futterzusätze . . . . 152 3. Mikroorganismen zur Therapie. . . . . . 152 4. Mikroorganismen zur Anwendung im Pflanzenschutz 154 5. Mikroorganismen rur biochemische Anwendungen. 156 6. Mikroorganismen für Bodenimpfungen 156

Literatur . . . . . . . . . . . . . . . 157

Kapitell2 Biomasse zur Proteinerzeugung 159

I. Übersicht. . . . . . . . . . . . 159 11. Biomasse aus Zuckern, Polysaccharidhydrolysaten

und organischen Säuren. . . . . . . . . . 160 III. Biomasse aus Cellulose . . . . . . . . . . 170 IV. Biomasse aus gasförmigen Alkanen und deren

Alkoholen. . . . . . . . . . . . 178 V. Biomasse aus langkettigen Alkanen . 187

VI. Biomasse mit Knallgasbakterien 192 VII. Biomasse aus Abwässern . 194

VIII. Anwendung von Biomasse 195 Literatur . . . . . . . . . . . 199

Kapitel13 Züchtung von Pilzen mit Fruchtkörpern . 206

1. Allgemeines. . . . . . . . . . . . 206 2. Regulation . . . . . . . . . . . . 207 3. Champignonzucht auf festem Substrat 207

XIV Inhaltsverzeichnis

4. Zucht weiterer Pilze auf erdhaltigem Substrat 213 5. Zucht von Pilzen auf Holz . . . . . . . . 215 6. Zucht von Mykorrhizapilzen . . . . . . . 217 7. Fruchtkörperbildung höherer Pilze im Submersverfahren 217 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219

Kapitel14 Biomassegewinnung aus photosynthetischen Mikroorganismen . . . . 222

1. Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . 222 2. Mikroorganismenarten . . . . . . . . . . . 222 3. Biochemie und Regulation . . . . . . . . . 223 4. Verfahren zur Massenzucht photosynthetischer

Mikroorganismen . . . . . . . . . . . . . 225 5. Verfahren zur Energiegewinnung unter Verwendung

von Algen . . . . . . . . . . . . . . . 231 6. Anwendung und Bedeutung der Massenzucht

phototropher Mikroorganismen 232 Literatur . . . . . . 233

Kapitel15 Essigsäure 235

1. Allgemeines. . . . 235 2. Mikroorganismen . 235 3. Biochemie und Regulation 236 4. Verfahren zur Herstellung von Essigsäure . 237 5 . Verarbeitung des fertigen Essigs 241 6. Essigsorten . 242 7. Schädlinge . 242 8. Verwendung 242 Literatur . . . 243

Kapitel16 Milchsäure. 244

1. Allgemeines. . . . . 244 2. Mikroorganismen . . 244 3. Biochemie und Regulation 245 4. Herstellungstechnik . . . 245 5. Milchsäureherstellung mit Pilzen. 251 6. Anwendung. 251 Literatur . . . . . . . . 251

Kapitel17 Citronensäure. 253

1. Allgemeines. . . . . . 253 2. Mikroorganismen . . . 253 3. Chemie . . . . . . . 254 4. Biochemie und Regulation 254 5. Herstellungstechnik . . . 256 6. Aufarbeitung der Fermentations1ösungen . 261 7. Anwendung. . . . . . . . . . . . . . 261 8. Isocitronensäure und Alloisocitronensäure. 261 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . 262

Inhaltsverzeichnis XV

Kapitel18 Weitere organische Säuren 264

1. Propionsäure . . . 264 2. Brenztraubensäure 264 3. Oxalsäure. 264 4. Fumarsäure . . . 265 5. Äpfelsäure . . . . 265 6. a-Ketoglutarsäure 265 7. Itaconsäure 266 8. Aconitsäure . . . 268 9. Weinsäure. . . . 268

10. Gluconsäure und Abkömmlinge 268 11. Weitere Aldonsäuren aus Pilzen 270 12. Kojisäure . . 271 13. Gallussäure . 272 14. Ustilaginsäure 272 15. Urocansäure. 273 16. Sonstige organische Säuren. 273 Literatur . . . . . . . . . . 274

Kapitel19 Äthanol und Fuselöle 276

1. Mikroorganismen . . . . . . 276 2. Biochemie und Regulation . . 276 3. Herstellungstechnik auf gärungsphysiologischem Wege 277 4. Aufarbeitung und Fuselöle . . . . . . . . . . . . 287 5. Besondere Brennereierzeugnisse . . . . . . . . . . 287 6. Verwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288 7. Bildung höherer Alkohole aus Aminosäuren durch Hefen 289 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289

Kapitel20 Butanol-Aceton und weitere primäre Produkte aus Clostridien. . . . 291

1. Allgemeines. . . . . . . 291 2. Mikroorganismen. . . . . 291 3. Biochemie und Regulation. 293 4. Herstellungstechnik . . . . 295 5. Kontrolle der Gärung. . . 301 6. Gärungsnebenprodukte . . 301 7. Verwendung von Butanol und Aceton. 301 8. Butanol-Isopropanol-Gärung. . . . . 302 9. Herstellung von Isopropanol aus Aceton. 303

10. Aceton-Äthanol-Gärung. 303 11. Buttersäuregärung 303 Literatur . . . . . 305

Kapitel2l Polyoie. 306

I. Glycerin . . . 306 11. 2,3-Butandiol . 311

III. Weitere Polyole 317 Literatur . . . . . 318

XVI Inhaltsverzeichnis

Kapitel22 Aminosäuren 320

1. Allgemeines. . . . . 320 2. Mikroorganismen . . 320 3. Biologie, Regulation und technische Herstellung durch

Fermentation. . . . . . . . . . . . . . . . . 321 4. Bildung aus Intermediärprodukten durch freie oder

gebundene Mikroorganismen oder Enzyme 337 5. Anwendung. 337 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . 337

Kapitel23 Nucleinsäuren, Nucleotide, Nucleoside, Nucleotidbasen und ähnliche Substanzen. . . . . . 341

1. Allgemeines und Chemie. . . . . . . . . . . 341 2. Bildung von RNA und DNA in Mikroorganismen 342 3. Hydrolyse von Nucleinsäuren mit Penicillium- und

Streptomyces-Nucleasen . . . . . . . . . . . . 343 4. Bildung von Nucleinsäure-verwandten Substanzen durch

direkte Fermentation. . . . . . . . . . . . . . 345 5. Bildung von Nucleinsäure-verwandten Substanzen

aus Vorstufen . 349 Literatur .....

Kapitel24 Enzyme

1. Allgemeines. . . . . . . . . . . 2. Biologie, Biochemie und Regulation 3. Technische Verfahren zur Enzymherstellung . 4. Wichtige mikrobiell hergestellte Enzyme 5. Anwendung von Enzymen Literatur .............. .

Kapitel25 Immobilisierte Zellen und Enzyme

I. Immobilisierte Zellen . . . . . . . . 1. Allgemeines . . . . . . . . . . . 2. Verfahren mit immobilisierten Zellen

11. Immobilisierte Enzyme . . . . . . . 1. Allgemeines . . . . . . . . . . . 2. Enzym-Reaktoren . . . . . . . . 3. Verfahren mit immobilisierten Enzymen .

Literatur .............. .

Kapitel26 Polysaccharide und Saccharide

1. Allgemeines. . . . . . 2. Mikroorganismen ..... . 3. Chemie und Biosynthese .. . 4. Herstellungstechnik . . . . . 5. Anwendung der Polysaccharide Literatur .......... .

351

353

353 353 360 363 365 365

369

369 369 369 375 375 376 377 381

384

384 384 384 388 394 395

Inhaltsverzeichnis XVII

Kapitel27 Lipide 398

1. Allgemeines. . . . . . . 398 2. Biochemie und Regulation 398 3. Technik der mikrobiologischen Lipidherstellung 399 4. Verwendung und Möglichkeiten zur technischen Produktion. 405 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405

Kapitel28 Antibiotica 407

I. Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . 407 11. ß-Lactam-Antibiotica, besonders Penicilline

und Cephalosporine . . . . . . . 408 III. Peptid- und Depsipeptid-Antibiotica 428 IV. Aminoglycosid-Antibiotica . . . 436 V. Makrocyclische Lacton-Antibiotica 443

VI. Tetracycline. . . . . . . . 454 VII. Aromatische Antibiotica . . . . 461

VIII. Weitere wichtige Antibiotica. . . 470 IX. Wichtige Antibiotica fur nicht-medizinische

Anwendungen. 474 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . 477

Kapitel29 Vitamine und Coenzyme . . . . . . . .. 484

I. ß-Carotin, Xanthophylle und andere Carotinoide . 484 11. Vitamin B2 (Riboflavin). . . . . . . 487

III. Biotin . . . . . . . . . . . . . . 490 IV. Corrinoide (Vitamine der B12-Gruppe) 492 V. L-Ascorbinsäure (Vitamin C). . . 499

VI. Ergosterin (Provitamin D2). • • • 502 VII. Weitere Vitamine und Coenzyme. 503

Literatur . . . . . . . . . . . . . . 503

Kapitel30 Gibberelline und andere Wuchsstoffe, Farb- und Aromastoffe . 506

I. Gibberelline. . . . 506 11. Weitere Wuchsstoffe 509

III. Farbstoffe. . . . . 509 IV. Mikrobielle Aromastoffe 510 Literatur . . . . . . . . . 510

Kapitel31 Mutterkornalkaloide und weitere pharmakologisch aktive Substanzen. . . . . . . . . . 512

I. Mutterkornalkaloide . . . . . . . . . . . . . . 512 11. Psilocybin und Psilocin und andere Psychopharmaka 521

III. Weitere mikrobiell hergestellte Substanzen von pharmakologischem Interesse 522

Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 525

XVIII Inhaltsverzeichnis

Kapitel32 Mikrobielle Stoffumwandlungen . 528

1. Allgemeines. . . . . . . 528 2. Mikrobielle Oxidationen . 528 3. Mikrobielle Reduktionen. 532 4. Seitenkettenabbau . . . . 533 5. Herstellungstechnik . . . 534 6. Wichtige Steroide, die mit Hilfe von Mikroorganismen

hergestellt werden. . . . . . . . . . . . . . . . 536 7. Mikrobielle Umwandlung nicht-steroider Verbindungen. 537

Literatur . 539

Kapitel 33 Bier und bierähnliche Getränke 541

I. Bier . . . . . . . 541 1. Allgemeines. . . . . . . . . . . 541 2. Mikroorganismen . . . . . . . . 541 3. Wichtige biochemische Vorgänge bei der

Bierherstellung . . . . 543 4. Technische Herstellung. 544 5. Biertypen. 557 6. Bierfehler. . . . . . . 558

11. Sake. . . . . . . . . . 560 III. Weitere bierähnliche Getränke. 561 Literatur . . . . . . . . 562

Kapitel34 Wein und Sekt 564

I. Wein . . . . . . 564 11. Sekt (Schaumwein) . . 573 Literatur . . . . . . . . 576

Kapitel35 Milchprodukte, soweit sie mit Hilfe von Mikroorganismen hergestellt werden . . . . . . 578

I. Säuerung von Rahm bei der Butterherstellung 578 11. Sauermilchprodukte . 579

III. Herstellung von Käse. . . . . . . . . . . 581 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . 584

Kapitel36 Herstellung von Lebensmitteln mit Mikroorga-nismen (außer alkoholischen Getränken und Milchprodukten) 586

I. Mikroorganismen bei der Brotherstellung . . . .. 586 11. Herstellung von Sauerprodukten mit

Milchsäurebakterien . . . . . . . . . . . . .. 586 III. Silierung von Futter mit Hilfe von Milchsäurebakterien 588 IV. Herstellung orientalischer Lebensmittel mit Hilfe

von Mikroorganismen. . . . . . . . . . . . . . . 589 V. Mikroorganismen bei der Kakao- und Kaffeeherstellung 597

VI. Mikroorganismen bei der Tabakfermentation . . 598 VII. Mikroorganismen bei der Wurstherstellung . . . 599

VIII. Mikroorganismen bei der Trockeneiherstellung . 599 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 599

Inhaltsverzeichnis XIX

Kapitel37 Pflanzliche und tierische Zell- und Gewebekulturen. 602

I. Zucht isolierter Pflanzenzellen und -gewebe. 602 1. Allgemeines . . . . . . . . . 602 2. Isolierung von Pflanzenzellen . . . . . . 603 3. Vermehrung der Pflanzenzellen . . . . . 603 4. Haploiden-Kultur und Protoplasten-Verschmelzung. 605 5. Anwendung von Pflanzenzell- und Gewebekulturen . 605

11. Zucht isolierter tierischer Zellen und Gewebe . . . 607 1. Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . .. 607 2. Technik der Züchtung von Zellen und Geweben. .. 607 3. Produkte mit Hilfe tierischer Zell- und Gewebekulturen 612

Literatur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 616

Kapitel38 Mikroorganismen bei Metall- und Öigewinnung. 619

I. Laugung (Leaching) von Metallen . 619 1. Allgemeines. . . . . . . . . . 619 2. Mikroorganismen und Biochemie 619 3. Leachingtechniken. . . . . . . 623

11. Anreicherung von Elementen durch Mikroorganismen. 628 III. Lagerstättenbildung durch Mikroorganismen (besonders

sulfatreduzierende Mikroorganismen). . . . 629 IV. Mikrobielle Erschließung von Öllagerstätten . 630 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . 630

Kapitel39 Weitere Verfahren mit Mikroorganismen 632

I. Herstellung radioaktiv markierter Substanzen mit Hilfe von Mikroorganismen . . . . . . . . . . 632

11. Analytik mit Mikroorganismen. . . . . . . 633 III. Mikroorganismen in Aerosolen (Aerobiologie) 633 IV. Mikrobiologisch-biochemische Energiezellen . 635 V. Wasserstoftbildung durch Mikroorganismen 637

VI. Energiegewinnung mit Mikroorganismen . 638 VII. Mikrobielle Stickstoffixierung . . . . . . 638

VIII. Biotechnologische Probleme der Raumfahrt 640 IX. Mikroorganismen bei der Lederherstellung . 641 X. Mikroorganismen bei der Flachsröste . . 642

XI. Weitere mikrobiologische Aktivitäten von industriellem Interesse 644

Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . 645

Kapitel40 Biologische Abwasserbeseitigung und Methanbildung . . . . . . . . . . . . 647

l. Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . 647 2. Allgemeine Technik der Abwasserreinigung . 647 3. Oxidative biologische Verfahren zur Abwasserreinigung. 652 4. Nitrifikation und Denitrifikation. . . . . . . . . .. 660 5. Anaerobe biologische Verfahren zur Abwasserreinigung. 661

XX Inhaltsverzeichnis

6. Weitere Methangärungen . . . . . . . . . . 666 7. Neue Entwicklungen in der Abwasserreinigung 669 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . 672

Kapitel41 Verwertung landwirtschaftlicher Abfälle. 676

1. Allgemeines. 676 2. Verfahren 678 Literatur . . . 681

Kapitel42 Müll- und Schlammverwertung durch Kompostierung. . . . . . . . 682

1. Allgemeines und Mikroorganismen 682 2. Technische Verfahren 682 3. Verwendung 686 Literatur . . . . . . . 687

Kapitel43 Materialzerstörung und Abbau besonderer Substanzen durch Mikroorganismen . . . . . . . . 688

I. Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . 688 11. Zerstörung von Holz, Holz- und Celluloseprodukten 689

III. Zerstörung von Textilfasern . . . . . . . . . .. 691 IV. Abbau von Materialien aus Kautschuk und Kunststoffen 693 V. Abbau von Fetten und Ölen. . . . . . . . . . . . 695

VI. Zerstörung von Farben und Anstrichen . . . . . . . 695 VII. Abbau von Kohlenwasser,stoffen und Explosionsstoffen 696

VIII. Zerstörung von Leder . . . . . . . . . . . 697 IX. Verderb von Lebensmitteln und Pharmazeutica . 697 X. Zerstörung mineralischer Baustoffe und Gläser . 698

XI. Zerstörung von Metallen . . 698 XII. Abbau sonstiger Substanzen . 700

Literatur . . . 703

Sachverzeichnis 707