DE554000C - Verfahren zur Darstellung von Dioxyaceton durch bakteriell bedingte Umwandlung von Glycerin - Google Patents

Description

• Verfahren zur Darstellung von Dioxyaceton durch bakteriell bedingte Umwandlung von Glycerin In der Literatur finden sich mehrere Angaben über die Bildung von Dioxyaceton aus Glycerin unter der Einwirkung von Bakterien. Einige sind sehr lückenhaft. So wird nach Comptes rendues hebdomadaires des seances de 1`Academie des Sciences, Bd. 13 7, S. 90 ff ., ein derartiger Bazillus in Essigarten vorgefunden. Ferner beschreibt Portier (Comptes rendues hebdom.adaires, Bd. r65, S.197 und 268) Mikroorganismen, die im Innern der Zellen von Larven wohnen, und von denen er beiläufig erwähnt, daß sie Glycerin in Dioxyaceton umzuwandeln vermögen. Diese Eigenschaften werden jedoch nur zur Charakterisierung der neu entdeckten Kleinlebewesen angeführt. Irgendeine Handhabe für die praktische Durchführung der Dioxyaceto.nbildung ist damit nicht gegeben. Über die angewandten Nährlösungen werden überhaupt keine Angaben gemacht.
• In anderen Literaturstellen werden dagegen schon brauchbare Verfahren beschrieben. So ist es bekannt, aus Glycerin Dioxyaceton in der Weise herzustellen, daß man das Glycerin einer Abkochung von Hefe zusetzt und dann diese Flüssigkeit mit Bakterium Xylinum beimpft. Bei dem darauf einsetzenden Wachstum und der Vermehrung dieser Bakterien in der als Nährboden dienenden Hefeflüssigkeit wird ein Teil des zugesetzten Glycerins zu Dioxyaceton umgewandelt, welches dann nach bekannten Methoden aus der Maische gewonnen werden kann (Be r t r a n d, Comptes rendues de 1`Academie des Sciences, 126, S. 843 und 98q., i898). Weitere Untersuchungen haben dann gezeigt, daß auch eine andere Bakterienart, nämlich Acetobakter suboxydans, auf demselben Nährboden wachsend Glycerin in Dioxyaceton umzuwandeln vermag (K 1,u y -ver, Donker & Visser't Hooft, Biochem. Zeitschrift 161, 361, t925). Schließlich ist neuerdings bekannt geworden, daß noch eine dritte, aus Rübensaft gewonnene, nicht näher beschriebene Bakterienart dieselbe chemische Umwandlung hervorbringt, wenn man sie mit Glycerin in einem Preßhefeextrakt als Nährlösung züchtet (Biochem. Zeitschrift 1926, S. 169).
• Sämtliche drei biologischen Verfahren zur Umwandlung von Glycerin in Dioxyaceton haben den Nachteil, daß die Umsetzung nur mit einer ganz bestimmten Bakterienart durchzuführen ist, daß weiterhin das für die Züchtung der Bakterien notwendige Nährsubstrat aus einem relativ teuren Produkt, nämlich Hefe, hergestellt werden muß, ferner daß bei Aufarbeitung des Dioxyacetons teilweise Schwierigkeiten dadurch entstehen, daß die Nährflüssigkeit stark schäumt und daß schließlich bei der Umwandlung des Glycerins störende Nebenprodukte an Stelle des Dioxyacetons entstehen (beispielsweise Dimnethylketol). Hiervon abgesehen, ist aber auch der Erfolg dieser biologischen Darstellungsweise des Dioxyacetons insofern technisch unzureichend, als die Ausbeute durchschnittlich nur 330/6 des verwandten Glycerins beträgt und nur bei dem zuletzt geschilderten Verfahren unter Verwendung eines aus Rübensaft gewonnenen unbekannten Bakteriums unter Umständen nur um geringes höhere Ausbeuten erzielt werden. Infolgedessen kommen diebisher bekannten biologischen Verfahren für die technische Darstellung des Dioxyacetons im großen nicht in Frage.
• Es wurde nun gefunden, daß man in der Auswahl der Bakterienarten weniger be-:;chränkt ist, wenn man statt der bisher verwandten Nährlösungen eine solche benutzt, welche eine Abkochung fester vegetabilischer Stoffe, wie Stroh, ausgenommen Holz, Heu, Kleie, Laub o. dgl., enthält. Auf diesem Nährboden sind nicht nur die schon bekannten Bakterienarten, nämlich Bakterium @ylinum -und Acetobakter suboxydans, imstande, Glycerin in Dioxyaceton umzuwandeln, sondern es ergab sich die überraschende Beobachtung, daß man den gleichen Effekt auch durch Beimpfen mit einer ganzen Anzahl von Wurzelbazillen .erzielen kann, wie man diese aus Heu, Stroh, Laub, Kleie, Sägemehl rund ähnlichen festen pflanzlichen Stoffen, welche eine Gärung durchgemacht haben, jederzeit leicht und bequem gewinnen kann. Durch Verwendung des bisher nicht gebrauchten Nährbodens wird man also von einzelnen seltenen Bakterienarten unabhängig.
• Weiter gelingt @es nunmehr auf diesem Nährboden das zugesetzte Glycerin durch die genannten Bakterienarten in einem viel höheren Prozentsatz umzuwandeln als auf den früher benutzten Nährböden. Es werden regelmäßig rund i oo % Glycerin in kalt reduzierende Substanz umgewandelt. Diese vollständige Umwandlung des Glycerins wird auf dem beschriebenen Nährboden beispielsweise innerhalb ¢ bis 5 Tagen durchgeführt, während ein, gleichgroßer Ansatz nach der bekannten Methode erst innerhalb 21 Tagen auf das Maximum (33%) ansteigt. Die chemische Aufarbeitung des so auf biologischem Wege dargestellten Dioxyacetons wird in keiner Weise mechanisch gehemmt durch schäumende Substanzen, auch ist mit dem Auftreten von flüchtigen, kalt reduzierenden Substanzen statt des Dioxyacetons hier nicht zu rechnen.
• An Stelle dererwähnten Abkochungen von billigen Vegetabilien kann man auch einfache Lösungen der in den Abkochungen @enthaltenen Salze verwenden nach Zusatz einfacher kohlenstoff- und stickstoffhaltiger Substanzen, wie milchsaures Ammoniak, Glykokoll, Asparagin o. dgL Beispiele i. i Teil Buchenholzspäne wird mit ioTeilen Wasser gekocht und die erhaltene Flüssigkeit mit Glycerin, beispielsweise mit z %, versetzt. Die klare, abgekühlte Flüssigkeit wird dann in Schalen mit großer Oberfläche gefüllt, mit einer der wirksamen Bakterienarten beimpft und bei ungefähr 28° gehalten. Die fortlaufende quantitative Bestimmung der Reduktion von Kupfersulfat in der Kälte gibt an, wann der Umwandlungsprozeß des nicht reduzierenden Glycerins, in das kalt reduzierende Dioxyaceton i oo % erreicht hat. Zu diesem Zeitpunkt, also beispielsweise nach 5 Tagen, wird die Maische in bekannter chemischer Weise aufgearbeitet.
• z. Ein Nährboden, bestehend aus i o 1 'destilliertem Wasser mit Zusatz von o, 5 % Asparagin, o,25% Kal. biphosphat, o,25% Magn. citric., 0,7 % Magn. sulfat., 3 % Glycerin und 7-Ccm 1/1o n .Natronlauge wird mit einer der wirksamen Bakterienarten beimpft und bei Temperaturen zwischen 25 und 3o° gehalten. Nachdem die fortgesetzte Bestimmung des Kältereduktionswertes gezeigt hat, daß die Umwandlung des Glycerins durch die: aufgeimpften Bakterienarten beendet ist, was in diesem Beispiel nach 7 bis io Tagen erreicht ist, wird die Flüssigkeit zur chemischen Aufarbeitung abgesetzt.
• An Stelle des Asparagins in dem obigen Nährboden kann auch Glykokoll verwandt werden. Schließlich gelingt @es, auch, eine analoge Vergärung des Glycerins durch die aufgeimpften Bakterienarten in einem Nährboden durchzuführen, welcher @0,5% Kochsalz, o,2% eines Natrium-Phosphat-Gemisches enthält, das eine Wasserstoffionenkonzentration von etwa PH = 7,5 garantiert, und o,6% ioo%iges Ammonium lactat.
• Die zur Beimpfung der einzelnen Nährböden benutzten Bakterienarten der oben angegebenen Gruppen werden vorher auf diesen Nährböden auf ihre Eignung geprüft und dadurch ausgelassen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Darstellung von Dioxyaceton durch bakteriell bedingte Umwandlung von Glycerin, dadurch gekennzeichnet, daß Abkochungen fester vegetabilischer Stoffe, wie Stroh, terpenarmes Holz, Heu, Kleie, Laub u. dgl., mit bereits bekannten, die Glycerinumwandlung bewirkenden Bakterien,oder mit Wurzelbakterien in Gegenwart von umzusetzendem Glycerin der Gärung ausgesetzt werden.