Углеводородокисляющие микроорганизмы – перспективные объекты экологической биотехнологии
Дипломная работа - Биология
Другие дипломы по предмету Биология
в то время как культуры S6, Z5 и HI не проявили активного роста на среде МС-С16. Кроме того, ПН последних культур слабо изменилось по сравнению с ПН при росте на исходной неинокулированной среде. Гидрофобность клеток бактерий также значительно различалась у разных изолятов: максимальной гидрофобностью (87-96 %) обладали бактерии штаммов J8, F2, В2, а минимальной (4-13 %) - штаммы S6 и Z5.
Важным биотехнологическим свойством культур-продуцентов является локализация синтезируемых клетками биоПАВ вне клетки, в цитоплазме или оболочке. Сравнение величин ПН и ИЭ жидких культур и их супернатантов свидетельствует о том, что у большинства изолятов поверхностно-активные свойства связаны с биомассой бактерий, а не с супернатантом КЖ. Процесс биоремедиации лучше проводить при инокуляции нефтешлама коллекционными культурами - продуцентами биоПАВ и аборигенными углеводородокис-ляющими бактериями, активированными in vitro. Этот метод является самым эффективным и диаграммы рисунка 26 свидетельствуют об этом.[14]
Рисунок 26 - Концентрация нефтепродуктов в нефтешламе при различных вариантах обработки
При внесении аборигенных штаммов процент деградации нефти аборигенными штаммами был несколько выше. В таблице 5 представлены данные деградации нефти гетеротрофными и нефтеокисляющими микроорганизмыми при добавлении различных агентов. [15]
Таблица 5 - Микрофлора нефтезагрязненного чернозема и уровень деградации нефти в модельном эксперименте при обработке различными агентами (время обработки - 30 суток)
№ Вносимые агентыГетеротрофные бактерии, КОЕ/гНефтеокисляющие бактерии, КОЕ/гДеградация нефти, %1 2Коммерческие ПАВГидробрейк БОК-37,4*107 1,8*1088,85*107 2,3*10857 563Минеральный стимуляторNH4S2O85,0*1074,66*107554 5 6Коллекционные культуры - продуценты биоПавRhodococcus sp. F2 Rh. erythropolis Rhodococcus sp.J82,6*108 3,0*108 1.8*1081,0*108 2,43*108 1.21*10861 61 637КонтрольВода1,1*1085,06*10858При сравнении результативности бактериальных культур были получены данные, проиллюстрированные в таблице 6.
Таблица 6. Концентрация микрофлоры в процессе биоремедиации нефтешлама
Физиологическая группа бактерийВносимые бактериальные культурыНа 15-е сутки инкубации, КОЕ/гНа 30-е сутки инкубации, КОЕ/гКоллекционные9,5 1071,3 10sГетеротрофныеАборигенные5,2 1071,0- 107УглеводородокисляющиеКоллекционные Аборигенные3,9 107 7,4 10s3,9 106 4,9 105
Таким образом, результатом ремедиации нефтезагрязненной почвы с использованием ПАВ-продуцирующих бактерий является уменьшение концентрации нефтепродуктов, увеличение содержания микрофлоры, снижение токсичности по отношению к высшим растениям. При этом указанные процессы осуществлялись не менее, а иногда и более активно при использовании коллекционной микрофлоры по сравнению с аборигенной. [16]
4.4 Биодеструкция углеводородов нефти методом непрерывного культивирования
В Институте биохимии и физиологии микроорганизмов им. Т.К. Скрябина РАН А.Н. Шкидченко и Е.С. Иванова изучили возможность восстановления нефтедеструктивной активности микроорганизмов в процессе непрерывного культивирования.
В качестве объектов исследования использовали психрофильные штаммы Pseudomonas sp. 22 ,Rhodococcus erythropolis 21, Microbacterium tefaciens 6 и Pseudomonas sp. 9.
В качестве источника углерода использовали дизельное топливо. Культивирование осуществляли в батареи реакторов непрерывного действия. Впервом реакторе осуществяли получение эмульсии и деструкцию легких фракций углеводородов нефти. Во второй реактор подавали нефть в виде 20%-ной водной эмульсии. Третий реактор служил для дополнительного окисления трудно-разлагаемых фракций углеводородов нефти.
Выделенные из нефтезагрязненных регионов психротрофные штаммы обладали достаточно высокой исходной нефтедеструктивной активностью при культивировании в жидкой питательной среде с нефтью в качестве единственного источника углерода . Влияние длительного хранения микроорганизмов на их нефтедеструктивную активность отображено на рисунке 27.
Рисунок 27 - Влияние длительного хранения микроорганизмов на их нефтедеструктивную активность: / - исходная активность; 2 - активность после 8 лет хранения
Десятидневная инкубация культур при 4-6 сопровождалась биодеструкцией до 50% внесенной нефти. Однако после 8 лет хранения культур на агаризованных средах с периодическими пересевами на среды с нефтью активность штаммов существенно изменилась. Так, для Pseudomonas sp. 9 она снизилась на 67,8%, для Pseudomonas sp. 22 - на 61%, а для Rh. erythropolis 21 - на 50% от исходной величины.
Для проточного культивирования исследуемые штаммы нефтедеструкторов выращивали раздельно и смешивали перед внесением в биореактор. В таблице 7 приведены данные об исходном соотношении интродуцированных в инокуляте штаммов-нефтедеструкторов.
В результате длительного непрерывного культивирования интродуцированных штаммов микроорганизмов не только возросла их нефтедеструктивная активность, но также была селекционирована устойчивая ассоциация микроорганизмов-нефтедеструкторов, конкурентоспособная в открытой системе.
Для проверки устойчивости полученной ассоциации почву, содержавшую 5% нефти инкубировали при 4-6 в течение длительного времени. Через 90 сут инкубации содержание углеводородов нефти в почве снизилось на 29% от исходной. Полученные в модельном эксперименте данные подтверждают устойчивость созданной ассоциации микроорганизмов-нефтедеструкторов в открытых си