Micobiele cyanide-assimilatie
t.b.v. ontgifting van cyanogene glycosiden.*
Samenvatting
Een van de problemen bij het verwerken van plantaardige produkten die cyanogene glycosiden bevatten, zoals cassave en abrikozenpitten is het ontstaan van blauwzuur/cyanide (HCN en CN-) als afbraakprodukten. Daar deze stoffen zeer schadelijk zijn voor de gezondheid is het noodzakelijk dat tijdens het verwerkingsproces dit gehalte geminimaliseerd wordt.
Uit voorgaand onderzoek met de vaste stof fermentatie van cassave is gebleken dat er micro-organismen waren die wel cyanogene glycosiden af konden breken, maar geen of zeer weinig HCN vormden. De veronderstelling is nu, dat de desbetreffende micro-organismen in staat zijn cyanide te verwerken. Doel van mijn onderzoek was dan ook het ophopen,isoleren en karakteriseren van die micro-organismen die cyanide assimileren. Daarnaast is er gekeken of de cyanide-assimileerders in staat zijn amygdaline (een cyanogeen glycoside) af te breken in het licht van de toekomstige toepassing ervan.
Ophopingen zijn gedaan bij verschillende omstandigheden, uitgaande van een monster van de Rijnbedding en van cassaveschillen, waarna de troebele suspensies uitgeplaat zijn op C-, N- en C- en N-limiterende en niet-limiterende media om een vermoeden te krijgen van het verwerkings-/assimilatieproces. Het bleek dat ophopen door potjes met moutmedium te laten schudden bij 37°C onder direkte blootstelling aan cyanide de meest interessante opbrengst leverde: er was groei op alle limiterende media en met de hoogste groeisnelheid.
Van de uiteindelijke 113 verkregen reincultures waren er 112 bacteriën en een gist. Met deze cultures zijn de andere karakteriseringsproeven uitgevoerd. Verreweg de grootste groep bacteriën van de 19 te onderscheiden groepen zijn mono's, duplo's en als korte ketens gegroepeerde bacteriën, Gram+ en oxidase en katalase negatief. Uit de katalase- en oxidasetests bleek tevens dat zeer wel de mogelijkehid bestaat dat de bacteriën die in Nutrient Broth opgehoopt zijn bij hogeren cyanideconcentraties een ander metabolisme in werking hebben dan bij lagere cyanideconcentraties.
Verder brachten de (semi) kwantitatieve analyses van da amygdaline-afbraak aan het licht dat van de geteste bacteriën die opgehoopt zijn in het moutmedium en waarschijnlijk cyanide als koolstofbron gebruiken niet in staat zijn amygdaline af te breken. Dit in tegenstelling tot de bacteriën die opgehoopt zijn in Nutrient Broth, en de bacteriën die cyanide bij 37°C cyanide waarschijnlijk als stikstofbron verbruiken. Deze bacteriën zijn wel in staat amygdaline af te breken, waarbij de laatstgenoemde groep geen HCN-vorming waargenomen was.
Voor meer informatie kan je me een email sturen.
________________________
* Dit drie-maands afstudeervak is in 1996 uitgevoerd bij de vakgroep Levensmiddelentechnologie, sektie Levensmiddelenmicrobiologie, aan de LandbouwUniversiteit Wageningen.
Micobial cyanide assimilation on behalf of
detoxification of cyanogen glycosides.*
Summary
One of the problems during processing of plant products that contain cyanogen glycosides, like cassava and apricot seeds, is the relief of hydrogen cyanide/cyanid (HCN/CN) as degradation products. These constituents are harmful to human health. Therefore it's necessary to reduce the amount of these components as much as possible.
Previous research on solid state fermentation have made clear that there are micro-organisms that could degrade the cyanogen glycosides, but didn't produce HCN/CN.
It is assumed that these micro-organisms may use the HCN/CN either as a source of carbon or nitrogen or carbon and nitrogen. A defence mechanism is a possibility too.
The aim of my research therefore was to enrich, isolate and characterize micro-organisms that use the cyanide. With future possibilities for using these micro-organisms in fermentation processes of plant products, the capacity of degrading amygdalin (a cyanogen glycoside) was also sort out.
Two inocula were used to enrich micro-organisms, capable of using cyanide: sediment from the river Rhine and cassava. Enrichments were plated out on C-, N- and C- and N-limited agar media as well as non-limited media to get an idea of the use/assimilation process. The best results were obtained with the incubation on Malt Extract Broth at 37°C and direct exposure to cyanide. The micro-organisms had the fastest growth rate and the recovery on the limited media was 100%.
113 Pure cultures were obtained capable of using cyanide. With these pure cultures characterization tests were executed. Morphological determination identified one yeast, all other cultures were bacteria. The cultures could be divided into 19 different groups. The largest group consisted of Gram+ bacteria, oxidase and catalase negative, and with mono, duplo and short chains of bacteria. The catalase and oxidase test in combination with the incubation times made clear there's the possibility that the micro-organisms enriched in Nutrient Broth switch to another metabolism during exposure to high KCN-concentrations.
The (semi) quantitative analysis of the possible degradation of amygdalin showed that the tested bacteria, enriched on Malt Extract Broth with direct exposure to cyanide, probably using it as carbon source, weren't capable of degrading the cyanogen glycoside. This in contrast with the bacteria grown on Nutrient Broth and the bacteria which apparently using cyanide as a nitrogen source at 37°C. They're capable to degrade amygdalin, of which the latter group didn't produce detectable amounts of HCN/CN.
For more information about the theoretical background and the results, feel free to contact me and I'll send you the digital version of my report.
________________________
* This 3 month thesis was carried out in 1996 at the Department of Food Science, section Food Microbiology at the Wageningen Agricultural University, the Netherlands.