Влияние физико-химических факторов на рост нефтеокисляющих актинобактерий
Применение микроорганизмов для ликвидации загрязнений нефтью. Культивирование микроорганизмов, применение питательных сред. Метод количественного учета микроорганизмов с помощью счетной камеры Горяева. Влияние разных факторов на скорость роста бактерий.
| Рубрика | Экология и охрана природы |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 30.12.2014 |
| Размер файла | 1023,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Рисунок 8 - Показатель гидрофобности клеток на среде с сахарозой
Как видно из рисунка 8 максимальная гидрофобность клеток (10 %) зарегистрирована в среде со 100 % содержанием легкой воды, минимальная в среде с содержанием 75 % легкой воды, остальные результаты занимали промежуточное значение. Таким образом, зависимость ПГ клеток от изотопного состава водной среды культивирования носит не линейный характер, гидрофобность клеток значительно не изменяется.
Рисунок 9 - Показатель гидрофобности клеток на среде с гексадеканом
Как видно из данных представленных на рисунке 9, ПГ значительно не различается. То есть видно незначительное изменения ПГ от изотопного состава воды в среде. Так как разница ПГ в средах с различными концентрациями легкой воды минимальна и сильно не отличается, то нельзя судить о достоверных изменениях ПГ от изотопного состава воды в среде роста.
3.5 Влияние гидролизата мяса ферментативного в составе среды на накопление биомассы бактерий
Ключевой задачей культивирования нефтеокисляющих микроорганизмов является увеличение выхода биомассы. С этой целью исследовали эффект включения в состав среды гидролизата мяса ферментативного (ГМФ). ГМФ был выбран в качестве стимулирующей добавки как дополнительный источник широко круга факторов роста (преимущественно полипептидов и аминокислот).
Для опыта использовалось 10 конических колб с осветленной вытяжкой нитроаммофоски из расчета 8 г/л (на водопроводной воде) и сахарозой 14 г/л. В среду вносился гидролизат мяса ферментативный в концентрациях: 10 г/л; 1 г/л; 0,1 г/л. Приготовленные среды инокулировали 0,5 мл суспензии клеток Rhodococcus erythropolis В2 смытых с мясопептонного агара (МПА) до стартовой ОП = 0,05-0,07 усл. ед. Культивирование проводилось в течении 7 суток на орбитальной качалке при 100 об/мин. После окончания культивирования отбиралось по 10 мл суспензии клеток во взвешенные пробирки для весового определения концентрации биомассы. Опыт проводился в 2 параллелях.
Рисунок 10 - Зависимость количества клеток от концентрации ГМФ
В качестве контролей использовали инокулированую среду без ГМФ и среду с ГМФ без внесения биомассы. Зависимость выхода биомассы от концентрации ГМФ в среде представлены на рисунке 10. Можно отметить линейный положительный характер зависимости прироста биомассы от увеличения концентрации ГМФ. Максимальная активизация роста была достигнута при внесение ГМФ в концентрации 10 г/л и в 7 раз превышала прирост клеток в контроле. С экономической точки зрения более рентабельно вносить в качестве стимулятора ГМФ в количестве 1 г/л, поскольку при снижении выхода биомассы в 2 раза затраты ГМФ снижаются в 10 раз.
При этом затраты на приготовления среды с ГМФ-бульоном и без ГМФ-бульона различается в 2 раза. Для достижения такой же концентрации клеток как в 1 литре среды содержащей ГМФ-бульон, потребуется 3,5 литра стандартной среды. Соответственно их себестоимость будет равна 4,504 рубля и 9,464 рубля, без затрат на воду, энергоснабжение. В процессе масштабирования процесса культивирования с увеличением объемов используемых сред увеличиваются и затраты нас сам процесс. Для достижения такой же концентрации клеток как в 90 литрах среды содержащей ГМФ-бульон, потребуется 315 литров стандартной среды. На приготовление 90 литров среды содержащей ГМФ-бульон затраты будут составлять 405,36 рублей, а на приготовление 315 литров стандартной среды затраты составят 851,76 рублей, без учета стоимости водоснабжения, электроэнергии, хранение, транспортировку, работы сотрудников, а так же увеличения времени культивирования. В связи с этим более рентабельным будет использование среды роста с содержанием ГМФ-бульона, для более быстрого накопления биомассы микроорганизмов, с меньшими затратами по времени и затратами на коммунальные услуг
3.6 Влияние различных источников азота на скорость роста бактерий
Целью данного опыта, было выявить влияние различных источников азота, как органических, так и неорганических, на скорость роста и накопление биомассы Rhodococcus erythropolis B2. В качестве источников азота нами было выбраны: KNO3 - как стандартный источник; NH4HCO3 - как неорганический источник азота и мочевина ( (NH2) 2CO) - как органический источник азота.
Для опыта использовалось 6 конических колб с объемом среды равным 100 мл. в качестве сред использовали две модифицированные минеральные среды и контрольная среда. Опыт проводился в 3 параллелях и 3 повторностях. Приготовленные среды инокулировали 2 мл суспензии клеток Rhodococcus erythropolis В2 смытых с мясопептонного агара (МПА) до стартовой ОП = 0,075-0,09 усл. ед. Культивирование проводилось в течение 4 суток на орбитальной качалке при 120 об/мин. После окончания культивирования культура с каждой среды отсевалась на чашки Петри с МПА для определения чистоты. В процессе культивирования отбирались пробы по 10 мл в целях определения оптической плотности суспензии клеток и рН среды.
Анализируя кривую роста Rhodococcus erythropolis В2 приведенную на рисунке 11 можем заключить, что микроорганизмы выращиваемые на минеральной среде с мочевиной по данным на 1 сутки роста превышают значение ОП культур на стандартной среде и среде, где в качестве источника азота являлся NH4HCO3. На 2 сутки культивирования культуры В2 показатели прироста биомассы для среды с KNO3 и NH4HCO3 одинаковые, а в среде с мочевина значение ОП продолжало лидировать. В последующие дни культивирования бактерии растущие на минеральной среде с мочевиной продолжали лидировать по отношению к другим средам, а микроорганизмы выращиваемые на минеральной среде с NH4HCO3 заметных изменений в увеличении концентрации клеток не имели. По данным снятым на 3 сутки уже наблюдаются значительные изменения в значениях интенсивности роста, которые были так же видны невооруженным глазом по мутности исследуемых сред культивирования. По сравнению с данными снятыми на вторые сутки значение ОП бактериальной суспензии выращенных на средах с такими источниками азота как KNO3 и NH4HCO3 отличались в два раза. На 4 сутки культивирования данные по приросту биомассы культуры на мочевине были равны 1,5 условной единицы, что равно концентрации клеток 4Ч108 на 1 мл среды, и соответственно превышали значение ОП культуры на KNO3 в 1,5 раза. Значение концентрации биомассы культуры культивируемой на NH4HCO3 было меньше от других сред более чем в 2 раза. Исходя из этого, можно сделать вывод, что наиболее оптимальной средой для культивирования Rhodococcus erythropolis B2, среди нами исследованных, является минеральная среда, где в виде источника азота использовалась мочевина.
Рисунок 11 - Кривая роста для исследуемого штамма с различными источниками азота
Естественное изменение рН среды в процессе культивирования является, возможно, одной из причин изменения динамики роста бактерий, за счет выделения в питательную среду продуктов их жизнедеятельности и сдвига рН за пределы зоны оптимума. Для сравнительного анализа изменения рН среды и накопления биомассы в процессе культивирования были взяты суспензии культуры штамма В2 из трех сред, для определения кислотности среды.
Как видно из рисунка 12 рН среды с KNO3 была близка к нейтральной, в отличии от рН среды с мочевиной, которая была более слабощелочной, и рН среды с NH4HCO3, которая была слабокислой. При анализе данных представленных на рисунке 11 и рисунке 12, можно заключить, что при росте клеток на среде с KNO3 происходит подщелачивание, в среде с мочевиной кислотность среды не меняется, в отличие от среды с NH4HCO3, где среда подкисляется. Возможно поэтому рост культуры на среде с NH4HCO3 был незначительный и сильно не изменялся. В ходе эксперимента было установлено, что оптимальная кислотность среды для более быстрого накопления биомассы Rhodococcus erythropolis B2, находится в диапазоне от 6,9 до 8,5.
Рисунок 12 - Изменение рН среды от времени культивирования штамма Rh. Erythropolis B2 и источников азота
Заключение
По результатам работы сделаны следующие выводы:
1. Изотопный состав воды оказывал положительное влияние на активность роста бактерий штамма Rhodococcus erythropolis B2 при температуре культивирования 20-23°С, где на 4 сутки значения оптической плотности бактериальной суспензии равнялась 1 условной единицы, что более чем в 5 раз превышает значения на контрольной среде и оказывал нейтральное воздействие на рост микроорганизмов при 30-33°С, где значения ОП практически не различались на всех стадиях кривой в случае обычной и легкой воды.
2. Наличие легкой вода в составе среды роста не влияет на такие свойства нефтеокисляющих бактерий как показатель гидрофобности клеток и их эмульгирующие свойства.
3. На минеральных средах с различной концентрацией легкой воды, где в качестве источника углерода использовался гексадекан, наибольшее накопление биомассы Rh. erythropolis В2 наблюдается при концентрации легкой воды равной 50% и 75%,. Значение количества биомассы при 50% легкой воды равняется 1,4 г/л, что в 2,5 раза больше чем в контроле. При концентрации легкой воды равной 75% накопление биомассы клеток равно 1,1 г/л, это в 2 раза больше чем в контроле.
4. ГМФ активизирует рост микроорганизмов, в связи с чем накопление биомассы клеток равно 1,1 г/л при концентрации ГМФ равной 1г/л равно 1,1 г/л, и при концентрации ГМФ 10 г/л концентрация микроорганизмов в процессе культивирования равна 2,4 г/л, в связи с этим ГМФ-бульон может быть использован как химическая добавка в среде роста.
5. Мочевина оказывает положительное влияние на рост Rhodococcus erythropolis B2 и может быть использована как источник азота. Значения оптической плотности на среде с мочевиной были равны 1,5 условной единицы и превышали показатели прироста биомассы для сред с KNO3 NH4HCO3 более чем в 1,5 раза.
Библиографический список
1. Асланова-Мирзоева Ф.О., Ганбаров Х.Т. Влияние источников азота на рост дрожжевых грибов, выделенных из спонтанных простокваш // Вестник МГОУ. Серия: Естественные науки. 2012. №1. С.22-25.
2. Биологическая реабилитация земель, загрязненных нефтепродуктами, в условиях южного федерального округа / Э.В. Карасёва [и др.] // Вестник биотехнологии и физико-химической биологии им. Ю.А. Овчинникова. 2006. Т.2, №4. С.47-48.
3. Биоремедиация чернозёмной почвы, загрязненной нефтью / Э.В. Карасева [и др.] // Биотехнология. №2. С.67-72.
4. Влияние витамина В1 и органических кислот на образование каротиноидов различными микробами. / Л.В. Кравченко [и др.] // Микробиология. 2003 Т.72, №1. С.48-53.
5. Влияние кальция на изменение состава липидов клеток Rhodococcus erythropolis AC-858 T в процессе периодического и полунепрерывного культивирования на средах с различной концентрацией гексадекана. / В.В. Ревин [и др.] // Вестник ОГУ. 2008. №11. С.143-149.
6. Влияние поверхностно-активных веществ на рост и деструктивную активность углеводородокисляющих микроорганизмов / К.А. Антипова [и др.] // Вестник Казанского технологического университета 2014. Т.17. №3. С.256-259.
7. Влияние состава клеточных липидов на формирование неспецифической антибиотикорезистентности алканотрофных родококков. / М.С. Куюкина [и др.] // Микробиология. 2000. Т.69, С.62-69.
8. Волченко Н.Н., Карасёва Э.В. Способ отбора нефтеокисляющих бактерий-продуцентов биосурфактантов // Биотехнология. 2006. №2. С.57-62.
9. Дараселия Г.Я. Влияние витаминов на рост и каротиногенез Rhodococcus sp. // Известие вузов. Северо-кавказский регион. 2004. №4. С.54-56.
10. Дараселия Г.Я., Фомина М.И. Стимуляция роста и каротиногенеза Rhodococcus specium штамм 44 // Вестник АГТУ 2008. №3. С.173-177.
11. Деградация нефтяных масел нокардиоподобными бактериями. / И.С. Звягинцева [и др.] // Микробиология. 2001. Т.64, С.67-71.
12. Динамика микробных процессов в пластовых водах Ромашкинского нефтяного месторождения. / А.Л. Тарасов [и др.] // Микробиология 2002. Т.71, №6. С.849-857.
13. Егорова-Зачернюк Т.А., Складнев Д.А., Швец В.И. Биотехнологическое получение униформно дейтерированных пурпурных мембран галобактерий для нанобиотехнологии // Биотехнология. 2008. №6. С.60-72.
14. Исследование способности нефтеокисляющих бактерий утилизировать углеводороды нефти / Ф.М. Хабибулина [и др.] // Биотехнология 2002. №6. С.524-548.
15. Заварзин Г.А., Колотилова Н.Н. Введение в природоведческую микробиологию М, 2001.255с.
16. Костина Е.Г., Атыкян Н.А., Ревин В.В. Изучение возможности использования Rhodococcus erythropolis для деградации дизельного топлива. // Современные наукоёмкие технологии. 2008. №2. С.36-41.
17. Костина Л.В., Куюкина М.С., Ившина И.Б. Изучение устойчивости актинобактерий к солям ванадия. // Вестник Пермского Университета. 2004. №2. С.114-117.
18. Кудрина Е.А., Максимов А.Ю., Биодеградация дибензотиофена и алканов нефти бактериями рода Rhodococcus // Материалы конференции "Актуальные аспекты современной микробиологии".М. 2007. С.57-58.
19. Методы общей бактериологии / под ред.Ф. Герхарда [и др.].М. 1983 Т.1.536 с.
20. Микроорганизмы, разлагающие нефтяные углеводороды при пониженной температуре / Т.Ю. Коршунова [и др.] // Известия УНЦ РАН. 2012. №3. С 76-82.
21. Могилевкая И.В., Владимирцева И.В. Углеводородокисляющие микроорганизмы для биологической отчистки сточных вод и загрязненных почв // Материалы конференции " Современные наукоемкие технологии" 2005. №9. С.67-68.
22. Нефтеокисляющий штамм Rhodococcus erythropolis B2, как основа создания биопрепарата для ликвидации углеводородных загрязнений и рекультивации земель / Э.В. Карасева [и др.] // Научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2012. №83. С.154-167.
23. Никитин Д.И., Оранская М.Н., Лобышев В.И. Специфичность отклика бактерий на вариации изотопного состава воды // Биофизика. 2003. Т.48, №4. С.678-682.
24. Новиков Ю.В., Комзолова Н.В. Исследования бактериального препарата Путидойл, предназначенного для очистки водоемов от нефти // Водное хозяйство. 1992. №2. С.121-123.
25. Особенности распределения и физиологического состояния микроорганизмов нефтешлама - отхода нефтехимического производства / Е.В. Никитина [и др.] // Микробиология 2003. Т.72, №5. С.699-706.
26. Оценка гидрофобных свойств бактериальных клеток по адсорбции на поверхности капель хлороформа. / Е.В. Серебрякова [и др.] // Микробиология. 2002. Т.71, №2. С.237-239.
27. Перспективы использования бактерий рода Rhodococcus и микробных поверхностно-активных веществ, для деградации нефтяных загрязнений / Е.В. Карпенко [и др.] // Прикладная биохимия и микробиология. 2006. Т.42, №2. С.157-159.
28. Пименова М.Н., Гречушкина Н.Н., Азова Л.Г. Руководство к практическим занятиям по микробиологии М. 1971.221с.
29. Применение различных технологий в промышленной микробиологии. / А.П. Кравченко [и др.], // Биотехнология. 2004. Т.46, №5. С.164-170.
30. Режимы раздельного и совместного культивирования микроорганизмов - деструкторов нефти родов Pseudomonas и Rhodococcus / А.Е. Филонов [и др.] // Биотехнология. 2008. №6. С 80-83.
31. Рубан Е.Л., Практикум по микробиологии / под ред. Н.С. Егорова. М. 1976.59, 275 с.
32. Свойства углеводородокисляющих бактерий, изолированных из нефтяных месторождений Татарстана, Западной Сибири и Вьетнама / И.А. Борзенков [и др.] // Микробиология. 2006. Т.75, №1. С.82-89.
33. Семенов К.Т., Асланян Р.Р. Особенности роста культуры одноклеточных зеленых водорослей на средах с дейтериевой водой // Биофизика. 2013. Т.58, С.70-74.
34. Специфика влияние витаминов различных групп на рост и активность микроорганизмов. / Л.В. Косенко [и др.] // Микробиология. 2003. Т.72, №1. С.40-47.
35. Сравнительная характеристика отечественных биопрепаратов, предлагаемых для отчистки почв и грунтов от загрязнений нефтью и нефтепродуктами / Е.А. Рогозина [и др.] // Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2010. Т.5, №3.18с.
36. Утилизация нитрилов и амидов штаммом Rhodococcus erythropolis E 84/В.А. Демаков [и др.] // Биология 2008. №9. С.48-52.
37. Фрумин П.Т. Экологическая химия и экологическая токсикология. СПб. 2002. 245с.
38. Халдун А.О., Нуратинов Р.А. Испытание новой питательной среды при изучении экологии микроорганизмов родов Nocardia и Rhodococcus // Юг России: экология, развитие 2008. №4. С.125-129.
39. BrownW. A., Punchik R., Cooper D.S. Determing biomass from differential total organic carbon // Biotechnology Techniques 1997. Vol.11. №3. P.213-216.
40. Capacity of Oil-Oxidizing Bacteria of Utilizing Oil Hydrocarbon / F. M. Khabibullina [et al.] // Biotechnology in Russia. 2002. №6. Р.55-60.
41. Christofi N., Ivshina I.B. Microbial surfactants and their use in field studies of soil remediation. // Appl. Microbiol. 2002. V.93. P 915-929.
42. Combined Use of Biogenic Additives and the Devoroil Preparation for Rehabilitation of Oil-Polluted Soil / I. M. Gabbosova [et al.] // Biotechnology in Russia. 2002. №2. Р.41-47.
43. Eriksson M., Dalhammar G., Borg-Karlson A. K., Biological degradation of selected hydrocarbons in an old creosote contaminated soil from a gas work site // Appl. Microbiol. Biotechnology. 2000. V.53. P.619-626.
44. Isolation and partial biochemical characterization of a protein a ceous antibacterial and anti compound produced by Lactobacillus paracasei / M. Atanassova [et al.] // Inter four. Food microbiology 2003. Vol.87. P.63-73.
45. Jung I.G., Park C.H. Characteristics of Rhodococcus pyridinovorans PYJ-1 for the biodegradation of benzene, toluene, xylene (BTX), and their mixtures // Biosci. Bioeng. 2004. V.97. №6. Р.429-431.
46. Marino F., Karp J.M., Cooper D.G. Biomass measurement in hydrocarbon fermentation // Biotechnology Techniques 1998. Vol.12. №5. P.385-388.
47. Tsitko I.V., Zaitsev G.M., Lobanok A.G., Salkinoja-Salonen M. S. Effect of aromatic compounds on cellular fatty acid compositing of Rhodococcus opacus // Appl. Environ. Microbiol. 2003. V.65. №2. Р.853-855.
48. Willumsen Р.A., Karlson U. Screening of bacteria, isolated from PAH-contaminated soils, for production of biosurfactants and bioemulsifiers // Bio-degradation. 1997. V.7. P.415-423.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Основной способ изучения бактерий - выделение в чистую культуру на искусственную питательную среду. Методы выявления форм микроорганизмов, которые в ответ на действие неблагоприятных факторов прекращают рост на питательных средах (некультивируемых форм).
курсовая работа [44,1 K], добавлен 24.11.2012Микробиологические исследования переноса чужеродных микроорганизмов с судовым балластом. Формы существования микроорганизмов в водных микробных сообществах, методы их анализа и учета. Сохранение патогенных свойств микроорганизмов в водной среде.
курсовая работа [39,9 K], добавлен 17.09.2013Проблема локальных загрязнений почвы, связанных с разливами нефти и нефтепродуктов. Снижение количества микроорганизмов в почве как следствие загрязнения почвы нефтепродуктами. Пагубное влияние загрязнений на пищевые цепи. Способы рекультивации земель.
презентация [795,2 K], добавлен 16.05.2016Влияние нефти и нефтепродуктов на растения и на микробиологические процессы в почве. Микробная деградация углеводородов нефти. Отбор и характеристика штаммов антистрессовых симбиотических бактерий, осуществляющих деструкцию нефтяных загрязнений почвы.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 19.05.2014Влияние нефтезагрязнений на окружающую среду. Биотехнологические методы очистки нефтезагрязненных экосистем. Влияние температуры окружающей среды на микробную деградацию углеводородов в почве. Изучение аборигенных углеводородокисляющих микроорганизмов.
дипломная работа [6,6 M], добавлен 02.12.2014Нормативно-правовые основы экологического мониторинга окружающей среды в России. Физико-химические методы определения нефтепродуктов и других токсинов в окружающей среде. Биотестирование, особенности использования микроорганизмов в токсикометрии.
курсовая работа [50,7 K], добавлен 03.11.2009Почва как специфическая среда обитания микроорганизмов. Влияние различных концентраций цинка на качественные характеристики почвенной микрофлоры. Наиболее резистентные к загрязнению солями цинка и наиболее чувствительные к нему группы микроорганизмов.
дипломная работа [3,8 M], добавлен 04.06.2015Строение и местоположение микроорганизмов. Механические, биологические и физические свойства почвы. Микробиологический анализ воздуха. Эпидемиологическое значение воды. Бактериологические и гельминтологические показатели. Санитарная охрана почвы.
презентация [1,8 M], добавлен 11.01.2014Особенности создании необходимых для человека продуктов, явлений и эффектов с помощью микроорганизмов. Применение биотехнологий для решения экологических проблем. Биологическая очистка сточных вод, охрана лесов от вредителей и защита воздуха в городах.
реферат [229,0 K], добавлен 16.12.2011Основные понятия и этапы рекультивации земель. Рекультивация полигонов твердых бытовых отходов. Схема процесса очистки почвы от нефтепродуктов с внесением нефтеокисляющих микроорганизмов. Рекультивация земель, загрязненных тяжелыми металлами, отвалов.
контрольная работа [380,1 K], добавлен 31.10.2016
