Zeitschrift für mikrobielle und biochemische Technologie

Abstrakt

Veränderung der Zusammensetzung extrazellulärer polymerer Substanzen von Thiobacillus thioparus in Gegenwart von Schwefel und Stahl

Mariia Boretska, Sören Bellenberg, Olena Moshynets, Ianina Pokholenko und Wolfgang Sand

Der Prozess der mikrobiell beeinflussten Korrosion (MIC) von unterirdischen Metallkonstruktionen wird häufig mit der Bildung von Biofilmen und der Stoffwechselaktivität von Bakterien des Schwefelkreislaufs in Verbindung gebracht. Die von diesen Bakterien in Biofilmen auf Metalloberflächen produzierten extrazellulären polymeren Substanzen (EPS) bilden den Grenzflächenreaktionsraum, in dem relevante Korrosionsprozesse auftreten. Die EPS-Zusammensetzung des schwefeloxidierenden Bakteriums Thiobacillus thioparus DSM 505 variiert je nach Wachstumsbedingungen. Das Vorhandensein von elementarem Schwefel und Weichstahl wird hier als Stimulanzien für die Variation der EPS-Zusammensetzung demonstriert. Die Verteilung der Zuckeranteile in der EPS von planktonischen und in Biofilm gewachsenen Zellen von Thiobacillus thioparus DSM 505 wurde durch fluoreszenzmarkierte Lektinbindungstests beobachtet. Das stärkste Signal wurde mit dem PWM-Lektin (Pokeweed, Phytolacca americana) gefunden, das spezifisch für Poly-N-Acetylglucosamin (PNAG) ist. Zellassoziierte Proteine, die durch Thiazinrot-Färbung sichtbar gemacht wurden, wurden im planktonischen Wachstumsmodus beobachtet. Es wurden geringe Mengen an EPS-Proteinen aus Plankton nachgewiesen. Der beobachtete Einfluss von elementarem Schwefel und Weichstahl auf die EPS-Zusammensetzung in Biofilm bildenden Zellen kann als entscheidend für Grenzflächenprozesse wie (Bio-)Korrosion angesehen werden. Das Verständnis der Faktoren, die Veränderungen in der Zusammensetzung und den oberflächenbezogenen Strukturmerkmalen von EPS als Folge der Verwendung von Arbeitsmaterialien vermitteln, kann zur Entwicklung einer neuen Strategie zur Vermeidung von Biokorrosion beitragen.