Влияние физико-химических факторов на рост нефтеокисляющих актинобактерий - Дипломная работа

Потери нефти и нефтепродуктов в нашей стране при добыче, транспортировке, переработке и хранении, по официальным данным, оцениваются в 8-9 млн. т. в год. Примерно половина из них попадает в почву и подземные воды, другая половина загрязняет поверхностные воды и акватории [Применение различных технологий., 2004]. В естественные экосистемы часто кроме нефтепродуктов попадают высокоминерализованные нефтепромысловые сточные воды. Перспективным путем решения проблемы нефтяных загрязнений (рекультивация нефтезагрязненных территорий, очистка акваторий от нефтяных разливов) является применение штаммов микроорганизмов, ассимилирующих углеводороды нефти, адаптированных к конкретным условиям [Кудрина, Максимов, 2007]. Способность нефтеокисляющих микроорганизмов окислять углеводороды (УВ) используются для биологической отчистки экосистем, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, в частности, при ликвидации нефтяных загрязнений.Использование ферментативной активности углеводородокисляющих микроорганизмов для отчистки окружающей среды от нефтяных загрязнений является одной из важных составляющих биоремедиации почв и водоемов. Природные места обитания углеводородокисляющих бактерий (нефтяные месторождения, морские акватории, грунты и почвы, загрязненные нефтепродуктами) различаются как величиной минерализации пластовых вод нефтяных месторождений, соленостью почв, так и галотолерантностью аборигенной микрофлоры [Свойства углеводородокисляющих бактерий., 2006]. Тарасов А.Л. с сотрудниками изучали нефтеокисляющие бактерии выделенные из нефти и пластовых вод Бондюжского и Ромашкинского месторождения (Татарстан), Мыхпайского месторождения (Западная Сибирь). Исследования, проведенные на нефтяных месторождениях, показали, что в пластовых водах распространенны бактерии, относящиеся к родам Rhodococcus, Arthrobacter, Micrococcus, Psyhrobacter, Spirillum, Acinetibacter, Flavobacterium, Bacillus. Через 19 суток после высева в жидкую питательную среду коллекция выделенных культур насчитывала 25 штаммов из которых 4 штамма относятся к микроскопическим грибам [Могилевская, Владимцева, 2005]. бактерия загрязнение нефть нефтеокисляющийОни играют важную роль в процессах почвообразования, в обогащении биоценозов витаминами и другими физиологически активными соединениями, а созданные на их основе препараты используются в биоремедиации окружающей среды от ксенобиотиков, повышении нефтеотдачи почвенных пластов, отчистке сточных вод и почвы от нефтепродуктов и т.д. Способность этих бактерий эмульгировать и деградировать углеводороды в значительной степени обусловлена особенностями строения клеточной оболочки, содержащей липиды, [Tsitko, Zaitsev, Lobanok, 2003] от состава и метаболизма которых зависит также и адаптация этих микроорганизмов к неблагоприятным условиям [Влияние состава клеточных липидов на…, 2000]. Выход биомассы и накопление клеточных липидов были почти в 1,5 раза больше в среде с ионами кальция, чем в контроле [Влияние кальция на изменение…, 2008]. Поэтому для этих регионов оптимальным является внесение психротолерантных микроорганизмов, которые обладают достаточной активностью при низкой температуре, приспособлены к сезонным колебаниям температур, в теплый период накапливают биомассу, но продолжают расти в то время, когда активность других бактерий снижена [Заварзин, Колотилова, 2001]. Так же влияние источников азота изучала Асланова-Мирзоева Ф.О. с Ганбаровым Х.Т., где в качестве объекта исследования использовали 15 штаммов дрожжевых культур, относящихся к трем родам и 6 видам: Brettanomyces intermedus штаммы СА17 и СА18; Candida kefir штаммы BL2 и BL3; C. macedoniensis штаммы BI79 и MI44; C. pseudotropicalus штаммы B 178, KD18, KD19 и GA16; C. nelliculosa штаммы НА45 и НА46; Saccharomyces cerevisiae штаммы AQ46, ST72 и ST73.Основную массу природной воды - свыше 99% - составляет протиевая (легкая) вода содержащая 52 ppm дейтерия, в отличие от обычной воды, где содержится 150 ppm дейтерия, но около 90% протиевой воды является недоступной для употребления человеком. Протий (protium) составляет 99,985 % от общего числа атомов водорода во Вселенной и является наиболее распространенным в природе среди изотопов всех химических элементов. Для получения чистой 1H216O ведут многостадийную очистку природных вод или синтезируют воду из исходных элементов 1H2 и 16O, которые предварительно тщательно очищают от изотопных примесей. Учитывая роль воды в организме и известные изотопные эффекты тяжелой воды, и результаты, полученные по легкой воде, можно ожидать, что наибольший эффект легкая вода окажет на свойства биологических мембран, регуляторные системы и энергетический аппарат живой клетки. Исходя из этого, Егорова-Зачернюк Т.А. с коллегами, провела опыт по влиянию дейтериевой (тяжелой) воды на мембраны галобактерий и на ступенчатой адаптации галобактерий.Работа проводилась на базе кафедры генетики, микробиологии и биотехнологии Кубанского государственного университета в 2012-2014 учебном году.Объектом исследования послужил штамм из коллекц

Содержание

Определения, обозначения, сокращения

Введение

1. Аналитический обзор

1.1 Применение микроорганизмов для ликвидации нефтезагрязнений

1.2 Влияние физических и химических факторов

1.3 Влияние изотопного состава воды

2. Материал и методы исследования

2.1 Объект исследования

2.2 Использованные питательные среды

2.3 Культивирования микроорганизмов

2.4 Метод определения концентрации микроорганизмов

2.5 Определение концентрации биомассы при культивировании на жидкой питательной среде

2.6 Метод количественного учета микроорганизмов с помощью счетной камеры Гаряева

2.7 Определение показателя гидрофобности

2.8 Определение эмульгирующей активности

3. Влияние физико-химических факторов на рост нефтеокисляющих актинобактерий

3.1 Применимость метода измерения оптической плотности, как показателя концентрации клеток для исследуемого штамма

3.3 Температурная зависимость роста Rhodococcus erythropolis B2 от изотопного состава воды

3.3 Влияние изотопного состава воды на накопление биомассы Rhodococcus erythropolis B2

3.4 Влияние различной концентрации легкой воды на показатель гидрофобности бактерий вида Rhodococcus erythropolis штамм В2

3.5 Влияние гидролизата мяса ферментативного в составе среды на накопление биомассы бактерий

3.6 Влияние различных источников азота на скорость роста бактерий

Заключение

Библиографический список

Потери нефти и нефтепродуктов в нашей стране при добыче, транспортировке, переработке и хранении, по официальным данным, оцениваются в 8-9 млн. т. в год. Примерно половина из них попадает в почву и подземные воды, другая половина загрязняет поверхностные воды и акватории [Применение различных технологий., 2004]. В естественные экосистемы часто кроме нефтепродуктов попадают высокоминерализованные нефтепромысловые сточные воды.

В естественных условиях процессы самоочищения происходят очень медленно. Единственным максимально эффективным методом нейтрализации нефти и нефтепродуктов является микробиологический. В отличие от физических и химических методов, он обеспечивает не только обезвреживание углеводородных поллютантов, но и скорейшую их деструкцию с трансформацией в безопасные неорганические соединения.

Перспективным путем решения проблемы нефтяных загрязнений (рекультивация нефтезагрязненных территорий, очистка акваторий от нефтяных разливов) является применение штаммов микроорганизмов, ассимилирующих углеводороды нефти, адаптированных к конкретным условиям [Кудрина, Максимов, 2007]. Способность нефтеокисляющих микроорганизмов окислять углеводороды (УВ) используются для биологической отчистки экосистем, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, в частности, при ликвидации нефтяных загрязнений.

Культивирование микроорганизмов занимает значительное место в жизни человека и за последние 20 лет приобрело серьезные масштабы. При помощи наращивания биомассы микроорганизмов в ферментерах получают огромное разнообразие веществ, используемых в промышленных масштабах. В Кубанском государственном университете в настоящее время проводится масштабирование процесса наращивания микроорганизмов от уровня лабораторного культивирования до уровня экспериментального пилотного производства, и как следствие - ведется поиск новых методов стимулирования роста. Это в перспективе позволит создать новые, более эффективные технологии получения микробных биопрепаратов.

Цель данной работы состояла в изучении влияния физико-химических факторов на изменение скорости роста и накопления биомассы нефтеокисляющего микроорганизма Rhodococcus erythropolis В2 из коллекции кафедры генетики, микробиологии и биотехнологии КУБГУ.

Исходя из поставленной цели данной работы, нами были обозначены следующие задачи: · Изучить влияние изотопного состава воды на накопление биомассы клеток Rhodococcus erythropolis B2;

· Определить зависимость увеличения выхода бактериальной суспензии от увеличения концентрации гидролизата мяса ферментативного (ГМФ) в среде;

· Изучить влияние различных источников азота на скорость роста и накопление биомассы микроорганизмов нефтеокисляющих бактерий штамма Rhodococcus erythropolis В2.