Analysis of carbohydrate degradation during fermentation by an adapted Anthron method

Abstract

Zur Bestimmung des Abbaus von Kohlenhydraten bei der anaeroben Fermentation wurde die photometrische Anthron-Methode angepasst und für die Modellsubstrate Glucose (wasserlöslich), Mais-Stärke und mikrokristalline Cellulose (beide wasserunlöslich) in mesophilen BatchVersuchen überprüft. Für die Bestimmung des Gehalts an löslichen Kohlenhydraten wurde die Probe mit einem Spritzenaufsatzfilter (Material PTFE) auf < 0,45 µm filtriert, um alle Partikel inklusive der partikulären Kohlenhydrate abzutrennen. Die erhaltene Lösung reagierte dann während 8 Minuten mit der Anthronlösung in einem zuvor auf 100 °C temperierten Heizblock. Eine rasche Abkühlung im Eiswasser auf ca. 4 °C Probentemperatur (Zeitdauer fünf Minuten) erwies sich als sinnvoll, um die Farbreaktion zu stoppen und insbesondere bei größerem Probenumfang mit bedingt höherem Zeitaufwand wiederholbare Ergebnisse zu erzielen. Vor der Messung der Extinktion am Photometer wurde die Probe bei Raumtemperatur für ca. 30 Minuten temperiert. Eine Verdünnung der Probe war notwendig, einerseits zur Reduzierung des Farbhintergrunds, andererseits um den vorgegebenen Messbereich (λ = 625 nm) von 10 bis 100 mg Glucoseäquivalent/l einzustellen. Der Gesamtkohlenhydratanteil, der sich aus der Gesamtheit der gelösten sowie auch partikulären Fraktion zusammensetzt, wurde über eine zusätzliche, vor der Anthron-Reaktion durchgeführten Vorhydrolyse mit circa 50%igem Säureanteil an H2SO4 bei 100 °C und 8 Minuten Reaktionsdauer bestimmt. Dieser separate Bestimmungsschritt, nachfolgend indirekte Methode genannt, ist notwendig, um den Anteil unlöslicher bzw. polymerer Kohlenhydrate einer Probe zu bestimmen. Die Berechnung erfolgt über Differenzbildung aus dem Gesamt- zum löslichen Kohlenhydratanteil (= partikulärer Kohlenhydratanteil).