Розробка технології синтезу поверхнево-активних речовин нафтоокиснювальними бактеріями - Автореферат

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙРобота виконана на кафедрі біотехнології мікробного синтезу Національного університету харчових технологій Міністерства освіти і науки України. Науковий керівник: доктор біологічних наук, професор Пирог Тетяна Павлівна, Національний університет харчових технологій, завідувач кафедри біотехнології мікробного синтезу. Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Левандовський Леонід Вікторович, Національний університет харчових технологій, завідувач кафедри біохімії та екології харчових виробництв. кандидат біологічних наук, старший науковий співробітник Ногіна Таїсія Михайлівна, Інститут мікробіології і вірусології ім.Поверхнево-активні речовини (ПАР, біосурфактанти) мікробного походження викликають великий інтерес у дослідників - мікробіологів, біохіміків, молекулярних біологів, біотехнологів, екологів тощо. Не дивлячись на те, що мікробні ПАР є відносно новим продуктом сучасної біотехнології, вони знаходять використання для очищення довкілля, у нафтодобувній, хімічній, фармацевтичній промисловості, сільському господарстві та медицині. Дисертаційна робота включає дослідження, виконані згідно плану науково-дослідних робіт кафедри біотехнології мікробного синтезу Національного університету харчових технологій за темами “Розробка та удосконалення мікробіологічних та біохімічних процесів в біотехнології та охорона навколишнього середовища” (2001 - 2005 рр.) та “Розроблення новітніх біотехнологій у мікробіологічній, фармацевтичній, харчовій промисловостях та охороні довкілля” (2006 - 2010 рр.), а також у рамках проекту Міністерства освіти і науки України «Розробка екологічно безпечного комплексного мікробного препарату для очищення довкілля від нафти і нафтопродуктів» (2006 - 2007 рр.), № державної реєстрації 0106U006888. дослідити фізико-хімічні властивості ПАР, синтезованих нафтоокиснювальними бактеріями; Визначено умови культивування R. erythropolis ЕК-1 на середовищі з етанолом і гексадеканом (природа і концентрація джерела азоту і вуглецю, співвідношення С/N, коефіцієнт масообміну, спосіб підготовки посівного матеріалу, тривалість процесу), що забезпечують підвищення синтезу ПАР у 3 - 4 рази.Представлено дані літератури про синтез поверхнево-активних речовин мікроорганізмами різних фізіологічних і таксономічних груп.Наведено літературні дані щодо практичного використання мікробних ПАР у технології очищення довкілля від нафтових забруднень і важких металів, у нафтовидобувній промисловості для підвищення нафтовидобутку, у харчовій промисловості як емульгаторів, у медицині як антибактеріальних агентів, у хімічній промисловості як компонентів мийних засобів.У роботі використовували накопичувальні культури нафтоокиснювальних мікроорганізмів, виділені із зразків донних осадів шламовідстійників родовища «Долинанафтогаз» (Івано-Франківська обл., Україна). Як джерело вуглецю використовували легку нафту (густина 0,85 - 0,9 г/см3) у концентрації 0,12 - 2,0 % (обємна частка); рідкі парафіни (н-алкани, С10 - С14) виробництва нафтопереробного заводу “Галичина” (Дрогобич, Львівська обл., Україна) та гексадекан - 0,5 % (обємна частка). Як джерело вуглецю у середовищі 1 використовували 0,01 % (обємна частка) нафти або рідких парафінів. Бактерії вирощували на середовищах такого складу (г/л): середовище 2 - KH2PO4 - 6,8; NAOH - 1,0; NH4NO3 - 0,6; MGSO4?7H2O - 0,4; CACL2?2H2O - 0,1; FESO4?7H2O - 0,001; РН 6,8 - 7,0; середовище 3 - KNO3 - 1,0; NACL - 1,0; Na2HPO4?12H2O - 0,6; KH2PO4 - 0,14; MGSO4?7H2O - 0,1; РН 6,8 - 7,0; середовище 4 - NH4NO3 - 4,0; K2HPO4?3H2O - 2,0; KH2PO4 - 1,2; NACL - 1,0; MGSO4?7H2O - 0,1; CACL2?2H2O - 8?10-4; FESO4?7H2O - 5?10-6; пептон - 1,0; дріжджовий екстракт - 1,0; РН 6,8 - 7,0; середовище 5 - NANO3 - 3,0; K2HPO4?3H2O - 2,0; KH2PO4 - 1,2; MGSO4?7H2O - 0,5; цитрат натрію - 5,0; РН 6,8 - 7,2. Гетерофазне культивування Acinetobacter calcoaceticus K-4, Nocardia vaccinii K-8, Rhodococcus erythropolis ЕК-1 здійснювали за присутності керамзиту на мінеральному середовищі 1, що містило як джерело вуглецю нафту 0,12 % (обємна частка) та етанол 1,0 % (обємна частка).З літератури відомо (de Carvalho, 2004), що бактерії роду Rhodococcus ростуть на етанолі, проте до теперішнього часу відсутні дані про синтез ними ПАР на цьому субстраті. Результати подальших досліджень показали, що R. erythropolis ЕК-1 за умов росту на етанолі синтезує ПАР у незначних кількостях. Поверхневий натяг культуральної рідини (?s) становив 50 - 55 МН/м, умовна концентрація ПАР (ПАР) досягала 1,1 - 1,2, а концентрація ПАР - 0,4 - 0,43 г/л, тоді як у процесі росту на гідрофобних субстратах ці показники були значно вищими. Тому наступний етап наших досліджень був присвячений встановленню умов вирощування R. erythropolis ЕК-1 на етанолі, що забезпечують підвищення синтезу ПАР.