Das Projekt "Natuerliche Biofilme als High-Tech-Aufbereitungsmittel fuer Trinkwasser" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH in der Helmholtz-Gemeinschaft, Institut für Technische Chemie, Bereich Wasser- und Geotechnologie, Abteilung für Umwelt-Mikrobiologie durchgeführt. Objective: Problems to be solved: Drinking water companies in Europe have installed sophisticated treatment facilities to prepare drinking water from moderate quality surface water. However, the quality of the 'raw' water remains important, because increasing urbanisation enhances the load of pathogens and substances with suspected hormonal, mutagenic or other health risks. Shortage of water, especially in the Mediterranean countries, implies that surface water of any quality is to be exploited. In view of these problems it is imperative for the drinking water sector to improve environmental technologies increasing water quality prior to treatment. Biofilms are sites of biological activity, that abound in all natural rivers and lakes, as well as in all stages of the drinking water system. The aim of the research planned is to develop the knowledge needed to exploit biofilms upstream of the water plant and to optimise their capacity to regulate organic matter content in water, to retain noxious compounds and to trap potential pathogens. Scientific objectives and approach. Analysing the practical problems of the drinking water companies and considering the basic functioning of biofilms, the following research activities will be undertaken. - Construction of a dynamic model for the exchange of solutes and particles between autotrophic/heterotrophic biofilms and water. The model facilitates the application of ecological, ecotoxicological and chemical information to water technology. - The basic architecture of biofilms, composed of micro-algae, bacteria and their mucus envelope, and the sites of major biological activity are described and localised. Confocal microscopy is one of the tools used. - Analysis of biofilm development and quantification of its capacity to trap particles from the water. These particles are detritus flocs, invading natural micro-organisms, but also bacteria of hygienic interests. Fluorescently labelled particles and genetic probes for pathogens are used. - To quantify the budget of carbon production in biofilms by micro-algae and the carbon consumption by bacteria. The resulting net production or consumption is specified for dissolved compounds, exchangeable with overlying water, and particulate carbon increasing or decreasing total density of the organic mass. Pulse-amplitude modulated fluorometry (PAM) is used for micro-algae production and thymidine or leucine based production estimates for bacteria are combined with chemical determinations of organic carbon. Total DOC and TOC will be measured as well as main classes of protein, carbohydrates (in mucus), and fatty acids. Prime Contractor: Universiteit van Amsterdam, Amsterdam Research Institute for Substances in Ecosystems, Department of Aquatic Ecology and Ecotoxicology; Amsterdam.
Das Projekt "Mikrobielle Lysinsynthese und -absorption im monogastrischen Tiermodell (Schwein): Einfluß der Höhe der dietätischen Lysinzufuhr und der Adaptationsdauer an die Diät" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Institut für Ernährungsforschung Potsdam-RehbRücke durchgeführt. Intestinal (mikrobiell) synthetisiertes Lysin trägt vermutlich zur Deckung des metabolischen Lysinbedarfs bei. Unklar ist, a) die quantitative Bedeutung des mikrobiell syntethisierten Lysins für den Wirt, b) ob die Bedeutung dieses Beitrages unter lysinarmer Ernährung steigt, und c) ob dieser von der Adaptationsdauer an eine niedrige Lysinzufuhr abhängig ist. Zwanzig Minischweine erhielten für 90 oder 0 Tage eine adäquate (0.66Prozent) oder niedrige (0.26Prozent) Lysinzufuhr. Anschließend wurde 10 Tage 15NH4Cl verabreicht, um das intestinal synthetisierte Lysin zu markieren und den endogenen Lysinverlust zu bestimmen. Zudem wurden 13C-Lysin-bzw. 13C-Leucininfusionen zur Bestimmung der Lysin- und Leucinkinetik durchgeführt. Zur Bestimmung des mikrobiellen Lysinanteils am Körperprotein und am Plasma-Lysinturnover wurden die 15N-Lysinanreicherung im Plasma, Ganzkörperprotein und Chymus bzw. Fäzes gemessen. Nach vorläufigen Ergebnissen scheint der Beitrag des mikrobiellen Lysins am Plasma-Lysinturnover bei lysindefizienter Ernährung nach 100-tägiger Adaptation signifikant vermindert zu sein, während Darmgewebe gleichzeitig eine erhöhte 15N-Lysinanreicherung aufweisen. Dies könnte bedeuten, dass bei lysinarmer Ernährung nur die Darmgewebe von einer eventuell erhöhten mikrobiellen Lysinsynthese profitieren, jedoch nicht der Gesamtorganismus.
Das Projekt "Untersuchungen zum mikrobiologischen Abbau von Restoelfraktionen unter Einsatz von fettsaeuremodifizierten Aminosaeuren - Teilprojekt 1: Erhoehung der Bioverfuegbarkeiten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle, Sektion Umweltmikrobiologie durchgeführt. Eine neue Gruppe von Tensiden - fettsaeureacylierte Aminosaeuren - wurde auf ihre Eignung zur Erhoehung der Bioverfuegbarkeit beim mikrobiologischen Abbau von Restoelfraktionen (aus einer Biomiete mit stagnierendem Abbau) getestet. Mit laurinsaeureacylierten aliphatischen L-Aminosaeuren (Leucin, Isoleucin, Valin) und Lauroyl-L-histidin konnte ein weiterer Abbau des Restoels bis zu 50 Prozent auf den tensidfreien Ansatz erreicht werden. Die Mineraloel-Restkonzentration in Bodenwaschschlaemmen konnte nur um 10-15 Prozent verringert werden. Der Einsatz von acylierten Rapsproteinhydrolysaten brachte keinen Effekt. Mit zunehmender Kettenlaenge der im Tensid enthaltenen Fettsaeure erhoehte sich der Abbaugrad. L-Aminosaeuren zeigten deutlich bessere Ergebnisse als die der D-Konfiguration. Obwohl durch den Einsatz fettsaeureacylierter Aminosaeuren der Abbaugrad von Restoel verbessert werden konnte, reicht der Effekt fuer eine technische Nutzung nicht aus. Bei Bodenwaschschlaemmen besteht keine Aussicht, vorgegebene Grenzwerte zu erreichen.
Das Projekt "Limitierende Aminosaeuren und N-Verwertung von Milchkuehen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, Institut für Nutztierwissenschaften, Professur Tierernährung durchgeführt. Die Stickstoffreduktion in Milchviehrationen ist die effizienteste Moeglichkeit um die N-Emissionen aus der Guelle zu reduzieren. Das Ausmass der N-Reduktion im Futter ist jedoch durch die Bereitstellung an Aminosaeuren aus dem Futter bedingt, welche die Leistung der Kuh limitieren. Bei unzureichender Zufuhr wird nicht nur der N-Verlust wieder erhoeht, sondern auch die N-Emissionen koennten wieder ansteigen, da sich die Verwertung durch die Kuh verschlechtert. Methionin wurde verschiedentlich als die erstlimitierende Aminosaeure fuer die Milchbildung identifiziert. Das Ziel der Studie ist es, durch Stoffwechselexperimente mit frischlaktierenden Milchkuehen zu pruefen, ob auch Lysin oder Leucin bei ausreichender Methioninversorgung limitierend sein koennten. Erste Ergebnisse zeigen eine gewisse Limitierung durch diese Aminosaeuren auf. Auf Basis dieser Ergebnisse sollten die quantitativen Effekte einer maximalen N-Reduktion im Futter auf Gesamt-N-Ausscheidung und N-Emissionen aus der Guelle durch den Vergleich mit einer ueblichen Ration und mit einer N-armen Ration ohne Aminosaeurensupplementierung gemessen werden. Dabei werden auch jeweils eine Reihe von Stoffwechselmetaboliten im Blut gemessen, welche Mangel und Ueberschuss an Protein anzeigen. Nach den vorliegenden Ergebnissen ist ein erhebliches Reduktionspotential hinsichtlich der N-Ausscheidungen in Milchvieharationen vorhanden. Das Projekt ist als Doktorarbeit ausgelegt und wird von Dipl.-Ing. agr. Thomas Kroeber durchgefuehrt.