Energiestoffwechsel des thermophilen Bakteriums Bacillus stearothermophilus während kontinuierlicher Kultur im Phauxostat

Summary

According to Coultate and Sundaram [1] the aerobic growth of the thermophilic bacterium Bacillus stearothermophilus in batch culture is apparently less efficient at higher than at lower temperatures. Although the rate of growth is some threefold greater at 60 °C than at 41 °C [2], the value of Y_glucose (g dry weight per mole glucose metabolized) at 60 is only about half that at 41 °C. Hence, the greater biomass productivity of a culture at a higher temperature that would be expected due to its more rapid growth rate would be partly offset by a corresponding decrease of energetic efficiency. Coultate and Sundaram attributed this phenomenon to progressive disruption of coordination between the “… nonoxidative and oxidative phases of glucose metabolism at the higher temperatures” as well as to uncoupling of energy conservation from respiration.

Because of the rapidly increasing importance of thermophiles as agents of industrial transformations, and because of the fundamental importance of bioenergetic considerations to the development of the development of such processes, we considered that the question of the temperature dependency of the efficiency of growth of B. stearothermophilus should be re-examined, employing modern techniques of continuous culture.

Zusammenfassung

Nach Coultate und Sundaram [1] ist das aerobe Wachstum des thermophilen Bakteriums Bacillus stearothermophilus in diskontinuierlicher Kultur weniger effizient bei höheren Temperaturen als bei niedrigen. Obwohl die Wachstumsrate bei 60 °C dreimal höher ist als bei 41 °C [2], war der Wert des Ertragskoeffizienten Y_x/s mit Glukose als Substrat nur halb so groß als bei 41 °C. Die größere Produktivität einer Kultur bei höheren Temperaturen, die wegen des schnelleren Wachstums erwartet werden könnte, wird aber teilweise auf Grund einer Abnahme des energetischen Wirkungsgrades herabgesetzt. Coultate und Sundaram führen dieses Phänomen sowohl auf eine fortschreitende Störung zwischen „nicht-oxidativen und oxidativen Phasen des Glukose-Stoffwechsels bei höheren Temperaturen“ als auch auf eine Entkoppelung der Energieerhaltung und Respiration zurück.

Auf Grund der rasch zunehmenden Bedeutung thermophiler Organismen für industrielle Prozesse wie auch wegen der grundlegenden Bedeutung der bioenergetischen Überlegungen gerade für die Entwicklung solcher Prozesse sind wir der Auffassung, daß die Frage der Temperaturabhängigkeit des Wirkungsgrades des Wachstums von Bacillus stearothermophilus neu untersucht werden sollte, und zwar unter Anwendung neuerer Methoden der kontinuierlichen Kultur.