In dieser Arbeit wurden Bakterien, die aus einem mit Heizöl verseuchten Boden isoliert wurden, auf ihre Abbaufähigkeit von Heizöl und Stärke untersucht. Das Ziel ist es, ölabbauende Bakterien
zu finden, die sich schnell vermehren können und Heizöl in grossen Mengen abbauen. Solche spezielle Bakterien könnten zur Beseitigung von Erdöl und Erdöl-Produkten bei Katastrophen beispielsweise in Gewässern zum Einsatz kommen. Insgesamt kann die Arbeit in drei Teile gegliedert werden.
Im ersten und grössten Teil geht es darum zu untersuchen, ob die Bakterien Heizöl als Kohlenstoffquelle verwerten können und wenn ja, in welcher Menge sie es abbauen.
Im mittleren Teil werden Bakterien aus einem mit Heizöl verseuchten und normalen Boden hinsichtlich des Heizöl-Abbaus miteinander verglichen. Im letzten Teil wird untersucht, welche von den Kohlenstoffquellen Heizöl und Stärke die Bakterien bevorzugen, wenn beide zur Verfügung stehen.
Für diese Arbeit erhielt der Autor die Starmind Auszeichnung 2011 für die beste Maturarbeit.
Inhaltsverzeichnis
1 Vorwort
2 Einleitung
2.1 Die verschiedenen Teile der Arbeit
2.1.1 Der Heizöl-Abbau
2.1.2 Bakterien aus ölverseuchtem und normalem Boden im Vergleich
2.1.3 Kulturen mit Heizöl und Stärke
2.2 Theoretische Grundlagen
2.2.1 Bakterien
2.2.1.1 Aussehen und Aufbau
2.2.1.2 Vermehrung
2.2.1.3 Lebensweise
2.2.1.4 Bakterien als Destruenten
2.2.1.5 Noch unbekannte Bakterien
2.2.2 Kultivierung
2.2.3 Kulturtechniken
2.2.3.1 Reinkultur
2.2.3.2 Anreicherungskultur
2.2.3.3 Flüssigkultur
2.2.3.4 Kultur auf Gel-Nährböden
2.2.4 Öl-Abbau
2.2.4.1 Chemische Zusammensetzung von Speiseöl
2.2.4.2 Chemische Zusammensetzung von Erdöl und Erdöl-Produkten
2.2.4.3 Erdölabbauende Bakterien
3 Material und Methode
3.1 Herstellung des Agar-Mediums
3.2 Ausplattieren der Bodenprobe
3.3 Übertragung der Kolonien auf neue Platten
3.4 Herstellung der Flüssigkulturen mit Heizöl
3.5 Probenentnahme
3.6 Das UV-Spektrometer
3.7 „Greasy-Spot“-Test
3.8 Zweite Flüssigkulturreihe mit Heizöl
3.9 Auswertung des Greasy-Spot-Tests
3.10 Der Stempelversuch
3.11 Herstellung der Flüssigkultur mit Heizöl und Stärke
3.12 Nachweis von Stärke mit Lugolscher Lösung
3.13 Stärke-Messung mit dem UV-Spektrometer
3.13.1 Die Messung
3.13.2 Kalibrierung des Spektrometers
3.14 Zweite Flüssigkulturreihe mit Heizöl und Stärke bzw. nur mit Stärke
4 Resultate
4.1 Der Heizöl-Abbau
4.1.1 Agarmedien ohne Heizöl und Glucose
4.1.2 Kolonien auf den Heizöl- und Glucose-Platten
4.1.3 Übertragene Bakterienkolonien
4.1.4 Erste Flüssigkulturreihe mit Heizöl
4.1.5 Die Messung der Heizöl-Konzentration mit dem UV-Spektrometer
4.1.6 Vorversuche zum Greasy-Spot-Test
4.1.7 Zweite Flüssigkulturreihe mit Heizöl
4.1.8 Greasy-Spot-Test
4.1.8.1 Musterbeispiel vom Greasy-Spot-Test
4.1.8.2 Eichkurve für den Greasy-Spot-Test
4.1.9 Entwicklung der Heizöl-Konzentration
4.2 Bakterien aus ölverseuchtem und normalem Boden im Vergleich
4.2.1 Bakterienvergleich auf Heizölplatten
4.2.2 Der Stempelversuch
4.3 Flüssigkulturen mit Heizöl und Stärke
4.3.1 Erste Flüssigkulturreihe mit Heizöl und Stärke bzw. nur mit Stärke
4.3.1.1 Absorptionsspektrum von Lugol und Stärke
4.3.1.2 Die Messung einer Probereihe
4.3.1.3 Lugol als Referenz
4.3.1.4 Die passende Verdünnung finden
4.3.2 Zweite Flüssigkulturreihe mit Heizöl und Stärke bzw. nur mit Stärke
4.3.2.1 Herstellung der Eichkurve
4.3.2.2 Die Abnahme der Stärkekonzentration
5 Diskussion
5.1 Heizöl-Abbau
5.1.1 Agarmedien ohne und mit Kohlenstoffquelle
5.1.2 Glucose- und Heizöl-Platten im Vergleich
5.1.3 Erste Flüssigkulturreihe mit Heizöl
5.1.4 Die Messung der Heizöl-Konzentration mit dem UV-Spektrometer
5.1.5 Vorversuche zum Greasy-Spot-Test
5.1.6 Zweite Flüssigkulturreihe mit Heizöl
5.1.6.1 Bakterienwachstum
5.1.6.2 Der Greasy-Spot-Test
5.1.6.3 Die Eichkurve für den Greasy-Spot-Test
5.1.6.4 Die Entwicklung der Heizöl-Konzentration
5.1.7 Methodenkritik
5.1.8 Praktische Anwendung der Bakterien
5.2 Bakterien aus ölverseuchtem und normalem Boden im Vergleich
5.2.1 Bakterienvergleich auf Heizölplatten
5.2.2 Der Stempelversuch
5.3 Flüssigkulturen mit Heizöl und Stärke
5.3.1 Erste Flüssigkulturreihe mit Heizöl und Stärke bzw. nur mit Stärke
5.3.2 Erste Stärkemessung mit dem UV-Spektrometer
5.3.3 Zweite Flüssigkulturreihe mit Heizöl und Stärke bzw. nur mit Stärke
5.3.4 Eichkurve
5.3.5 Die Abnahme der Stärkekonzentration
5.3.6 Methodenkritik
5.3.7 Weiterführende Versuche
6 Zusammenfassung
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Maturitätsarbeit ist die Identifikation von Bakterien, die in der Lage sind, Heizöl als Kohlenstoffquelle effizient abzubauen. Die zentrale Forschungsfrage untersucht, ob Bakterien aus einem seit Jahren mit Heizöl verseuchten Boden eine höhere Abbauleistung aufweisen als Bakterien aus einem unbelasteten Umfeld und ob diese Mikroorganismen Heizöl gegenüber anderen Kohlenstoffquellen bevorzugen.
- Isolierung und Kultivierung von ölabbauenden Bakterien aus belasteten Bodenproben
- Quantitative Vergleichsanalyse zwischen verschiedenen Bodenherkünften
- Optimierung von Messmethoden zur Bestimmung der Heizölkonzentration (u.a. „Greasy-Spot“-Test)
- Untersuchung des Verhaltens der Bakterien bei verschiedenen Kohlenstoffquellen (Heizöl vs. Stärke)
- Evaluierung der praktischen Anwendbarkeit der identifizierten Stämme bei Ölkatastrophen
Auszug aus dem Buch
2.2.4.3 Erdölabbauende Bakterien
Bei Erdöl-abbauenden Bakterien, die bei der Beseitigung von Öl nach Unfällen eine Rolle spielen könnten, handelt es sich um aerobe Organismen. Diese Bakterien verfügen über besondere Enzyme, mit denen sie Kohlenwasserstoffe in Fettsäuren umwandeln. Für Lebewesen wie Mensch, Tier und die meisten Bakterien sind Kohlenwasserstoffe unverdaulich, weil sie diese Enzyme nicht haben. Wie Abbildung 6 zeigt, müssen nur zwei Sauerstoffatome in den Kohlenwasserstoff eingebaut werden, damit eine normal verdauliche Fettsäure entsteht. Genau diese Aufgabe übernehmen die Spezial-Enzyme. Die gebildeten Fettsäuren werden dann durch Zellatmung in den Bakterien verbrannt, genauso wie Mensch und Tier die üblichen Fettsäuren aus ihrer Nahrung veratmen. Auf diese Weise erhalten die Bakterien ihre Energie zum Leben. Öl-abbauende Bakterien können also das, was sonst nur ein Verbrennungsmotor kann, nämlich Kohlenwasserstoffe als Energiequelle nutzen. [4]
Zusammenfassung der Kapitel
1 Vorwort: Der Autor erläutert seine Motivation, ein biologisches Thema für die Maturitätsarbeit zu wählen, und beschreibt den Weg von der ersten Idee bis zur Entscheidung, ölabbauende Bakterien zu untersuchen.
2 Einleitung: Dieses Kapitel stellt die Zielsetzung vor, ölabbauende Bakterien zu isolieren, und formuliert die zentralen Hypothesen zu deren Abbauleistung im Vergleich zwischen verseuchten und unbelasteten Böden.
3 Material und Methode: Hier werden die experimentellen Schritte wie die Herstellung von Nährmedien, die Probennahme sowie die angewandten Messverfahren, darunter der „Greasy-Spot“-Test und UV-Spektrometrie, detailliert dokumentiert.
4 Resultate: Die gewonnenen Daten aus den verschiedenen Versuchsreihen werden präsentiert, wobei insbesondere die Beobachtungen zum Bakterienwachstum und die Abnahme der Heizöl- bzw. Stärkekonzentration grafisch dargestellt werden.
5 Diskussion: Die erzielten Ergebnisse werden kritisch bewertet, Hypothesen verifiziert oder falsifiziert und die praktische Anwendbarkeit der isolierten Bakterienstämme im Kontext von Ölverschmutzungen erörtert.
6 Zusammenfassung: Dieses Kapitel liefert eine prägnante Wiederholung der zentralen Forschungsziele, der angewandten Methoden und der wichtigsten wissenschaftlichen Erkenntnisse der Arbeit.
Schlüsselwörter
Bakterien, Öl-Abbau, Heizöl, Bodenprobe, Kultivierung, Nährmedium, UV-Spektrometer, Greasy-Spot-Test, Kohlenstoffquelle, Stärke, Zellatmung, Mikroorganismen, Erdöl, Biodegradation, Laboruntersuchung
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit beschäftigt sich mit der Identifikation und Analyse von Bakterien aus ölverseuchten Böden hinsichtlich ihrer Fähigkeit, Erdölprodukte wie Heizöl als Energiequelle zu nutzen und abzubauen.
Was sind die zentralen Themenfelder der Publikation?
Die zentralen Felder sind die Mikrobiologie, insbesondere die Kultivierung von Reinkulturen, sowie die quantitative Analyse biochemischer Abbauprozesse von Kohlenwasserstoffen durch aerobe Mikroorganismen.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Das Hauptziel ist es, ölabbauende Bakterien zu finden, die sich schnell vermehren und Heizöl effizient abbauen können, um deren Potenzial für die Beseitigung von Ölkatastrophen zu evaluieren.
Welche wissenschaftliche Methode wurde verwendet?
Es wurden Kulturtechniken auf Agarmedien und in Flüssigmedien angewendet. Die Analyse des Ölabbaus erfolgte durch UV-Spektrometrie und einen selbst optimierten „Greasy-Spot“-Test zur Flächenberechnung von Fettflecken.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil dokumentiert die methodische Vorgehensweise bei der Isolierung, die Versuche zum quantitativen Vergleich verschiedener Bakterienherkünfte sowie die Experimente zur Präferenz von Kohlenstoffquellen (Heizöl vs. Stärke).
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die wichtigsten Begriffe sind Bakterien, Öl-Abbau, Heizöl, Kultivierung, UV-Spektrometer, Greasy-Spot-Test und Kohlenstoffquelle.
Wie konnte der Heizölgehalt ohne funktionierende Spektrometrie gemessen werden?
Nachdem die Spektrometermessungen aufgrund von Streueffekten durch Öltropfen ungenau waren, wurde der „Greasy-Spot“-Test genutzt, bei dem die Fläche eines Fettflecks auf Filterpapier mittels Photoshop-Pixelberechnung ausgewertet wurde.
Wurde die Hypothese bestätigt, dass Bakterien Heizöl gegenüber Stärke bevorzugen?
Nein, diese Hypothese wurde falsifiziert, da die Stärkeabnahme in den Versuchen vergleichbar war; der Autor schlussfolgert, dass Stärke leichter in Glucose zerlegt und schneller der Zellatmung zugeführt werden kann.
- Arbeit zitieren
- Fahim Mozaffari (Autor:in), 2011, Identifikation von erdölabbauenden Bakterien: Auf der Suche nach der Turbobakterie, München, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/168292
