A new method for the detection and enumeration of manganese oxidizing and reducing microorganisms

Kurzfassung

Berbelinblau I (N.N′-Dimethylamino-p,p′-triphenylmethan-o″-sulfonsäure) ist die Leukobase eines neuen Farbstoffes und bildet mit Mn(III)-Mn(VII)-kationen einen intensiv blau gefärbten Farbstoff. Die Reaktion verläuft quantitativ, indem die Leukobase (FH) zum Farbstoff (F+) oxidiert wird. Sie entwickelt sich am günstigsten in Acetatpuffer. Eine intensive und schnelle Reaktion mit anwesenden Mangan-III-VII-kationen läuft jedoch auch im pH-Bereich zwischen 4 und pH 7 ab. Bei Verwendung von konzentrierteren Lösungen von Berbelinblau I entstehen in Anwesenheit oxidierter Stufen des Mangans gut erkennbare Farbkomponenten noch bis pH 10. Die Verwendungsfähigkeit des neuen Farbstoffes als Beimengung zu Nährböden wurde getestet. Mangan oxidierende Bakterien und Pilze wachsen auf Nährböden, in denen der Farbstoff in Konzentrationen zwischen 10⁻⁴ und 10⁻⁵ g/100 ml imprägniert wurde, ohne erkennbare Behinderung gegenüber nichtbehandelten Nährböden. Bereits früher als die Bildung von schwarzbraunen Manganoxidhydratablagerungen im Nährboden tritt eine Blauverfärbung der Kolonien ein, die Mangan oxidieren. Berbelinblau I eignet sich deshalb ausgezeichnet für die Früherkennung von Mangan oxidierenden Mikroorganismen in selektiven Nährböden. Bei einem Vergleich der Benzidinmethode nachFeigl (1958) mit dem neuen Farbstoff ergab sich ein erkennbarer Vorteil von Berbelinblau I. Das Testreagens kann dem Nährboden oder den Kulturen in schwach saurem Puffer zugeführt werden und die Isolation von Mikroorganismen ist nach Anfärbung noch ohne weiteres möglich. Kulturen und Kolonien von Mangan reduzierenden Bakterien und Pilzen lassen sich deutlich von unspezifischen Kolonien unterscheiden, wenn nach der Anfärbung mit Berbelinblau ungefärbte Höfe gezählt werden. Auch in diesem Fall ist eine Isolation ohne weiteres möglich, während dies bei der Verwendung vonFeigls Reagens in konzentrierter Essigsäure auf Schwierigkeiten stößt. Quantitative Bestimmung von Mangan (und Sauerstoff über die Winklermethode) in Nährböden und bakteriell gefälten Manganablagerungen ist ohne weiteres möglich.

Summary

1. Berbelin blue-I (N.N.′-Dimethylamino-p, p′-triphenylmethane-o″-sulphonic acid) has been examined as a reagent for the detection of manganese oxidation and manganese reduction in microbial culture media.

2. Berbelin blue in slightly acid solution may be added to media without influencing population growth of micro-organisms. The oxidation of Mn II solutions to Mn III and IV is detected by occurrence of deep blue colours.

3. In case of long-term culture experiments, it is more advisable to add Berbelin blue-I solutions only after cultivation.

4. Berbelin blue-I solutions react with manganese IV–VII in pH ranges between 3.5 and 10, thus allowing tests at desired pH values.

5. Reduction of manganese VII or manganese IV by micro-organisms may be detected by addition of Berbelin blue-I solutions after cultivation periods. White halos within dark-blue coloured media indicate reduction of Mn-IV compounds better than occurrence of white spots in slightly violet or grey media, as produced by the incorporation of manganese oxides or permanganate solutions to test media.

6. Ecological work and quantitative work on board research vessels is much easier and less dangerous with Berbelin-I solutions than withFeigl's Benzidinium reagent.

7. Berbelin blue-I may be used for quantitative determination of manganese and oxygen when measuring optical density of the colour complex at 618 nm in wide concentration ranges and working in acetate buffer.