Використання представників роду Nocardia для деградації нафтових забруднень - Характеристика та використання бактерій Nocardia mediterranea

Нафта являє собою комплекс різних вуглеводнів (аліфатичних, аліциклічних, ароматичних) та інших сполук гетероциклічної і металоорганічної природи [5, ст. 22]. Процеси видобутку, транспортування, перероблення нафти постійно супроводжуються аварійними викидами сировини у навколишнє середовище. На сьогодні вона є основним забруднювачем довкілля. Біоремедіація належить до пріоритетних методів очищення довкілля від забруднення нафтопродуктами. До потенційних переваг штамів роду Nocardia у деградації нафтових забруднень можна віднести: широкі катаболічні можливості, високу стійкість до несприятливих чинників зовнішнього середовища та здатність синтезувати ПАР.

Не розгалужені алкани є одним з найменш реакційноздатних класів органічних сполук. Проте, незважаючи на нерозчинність їх у воді, гідрофобність та високу частоту забруднення ними довкілля, вони є цілком придатним джерелом вуглецю для низки мікроорганізмів. Проблема природного забруднення нафтою також загострюється у зв'язку з наявністю у її складі розгалужених алканів. Останні є стійкішими до біодеградації, ніж лінійні алкани. Однією з причин стійкості може бути ускладнене споживання цих сполук у зв'язку з тим, що через розгалуженість вуглецевого ланцюга їм складно потрапити до клітини. Іншою при чиною є те, що ці сполуки погано піддаються в-окисненню [7, ст. 263]

Досліджено здатність мікроорганізмів, ізольованих із забрудненого внаслідок аварійного розливу нафти піщаного узбережжя Середземного моря, до деструкції вуглеводнів нафти. У складі мікробного угруповання ідентифіковано п'ять видів, з яких один -- представник роду Nocardia, два -- Rhodo coccus і ще два -- Gordonia. Встановлено, що штам Nocardia sp. SoB асимілював дизельне паливо, лінійні алкани (С12-С16), н-октан, октан, пентадеканол, проте не ароматичні сполуки, що можна пояснити відсутністю необхідних ензиматичних систем. Ступінь деструкції ейкозану (С20), октакозану (С28) та гексатриаконтану (С36), початкова концентрація яких становила 1 г/л, досягала 95-98% на 28-му добу за умов культивування в рідкому живильному середовищі. У подальших дослідженнях встановлено, що біодеградація вуглеводнів штамом SoB у грунті залежала від його фізико-хімічних властивостей, а максимальний ступінь деструкції становив 75% на 28-му добу. антимікробний штам рифампіцин нокардіоз

В інших дослідженнях виявлено високу здатність Nocardia cyriacigeorgica SBUG 1472, виділеного із забруднених нафтою зразків піску пустелі в Саудівській Аравії, до деградації широкого спектра вуглеводнів: н-алканів з довжиною ланцюга С6-С16, розгалужених алканів, зокрема пристану, а також ароматичних сполук. Було встановлено залежність ефективності споживання н-алканів від довжини вуглеводневого ланцюга.

Так, на С12-С16-сполуках ріст спостерігався вже з першої доби культивування, тимчасом як для коротших гомологів (С6-С12) -- з третьої. Для визначення можливого шляху споживання алканів у безклітинних екстрактах, одержаних з клітин, вирощених на тетрадекані, аналізували проміжні продукти метаболізму. Наявність тетрадеканолу, тетрадеканової, додеканової і деканової кислот свідчить про функціонування в N. cyriacigeorgica SBUG 1472 монотермінального шляху окиснення вуглеводнів.

До складу нафти входять ароматичні сполуки, наприклад бензен, а також поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАР), які є найбільш екологічно небезпечними і надзвичайно стійкими до біодеструкції. Відомо, що представникам родини Nocardiaceae притаманна здатність до деструкції ароматичних вуглеводнів. Актуальним на сьогодні залишається вивчення особливостей метаболізму ароматичних субстратів у клітинах деструкторів, що дасть змогу регулювати метаболічні процеси та інтенсифікувати біоремедіацію [3, ст. 241]

Лінійні алкілбензени (ЛАБ) з ароматичною структурою є також небезпечними забруднювачами довкілля. Було селекціоновано штам Nocardia amarae MB-11, здатний використовувати ці сполуки як ростові субстрати. Ступінь деградації ЛАБ з довжи ною ланцюга С11-С14 та С10-С13 становив 70% на 96-ту год та 57% на 144-ту год культивування штаму MB-11 відповідно.

У забруднених екосистемах часто наявні нітроароматичні сполуки -- органічні речовини, що містять щонайменше одну нітрогрупу, приєднану до ароматичного кільця (нітробензен, 3-нітронафтален, 3-нітробіфеніл, а також різноманітні нітрополіароматичні вуглеводні). На сьогодні відомо, що в клітинах мікроорганізмів-деструкторів на першому етапі катаболізму нітроароматичних сполук відбувається відновлення нітрогрупи, після чого вони перетворюються на відповідні феноли, хінони або катехоли, з яких у подальшому утворюються інтермедіати циклу трикарбонових кислот (ЦТК)

Поряд з аліфатичними й ароматичними вуглеводнями небезпеку для довкілля становлять також гетероциклічні сполуки, зокрема піридин та його похідні. Ці сполуки є стійкими до біодеструкції та добре розчинними у воді, тому часто ідентифікуються в забруднених екосистемах, особливо у грунтових водах.

У роботі показано здатність штаму Nocardia sp. до росту на середовищі з піридином та б-піколіном (0,05-0,2 мг/л). Тривалість подвоєння біомаси Nocardia sp. за умов культивування на піридині й б-піколіні становила 8,25-16,9 та 6,9-9,05 діб відповідно. У процесі біодеградації піридину азот, що міститься у гетероциклі, перетворюється на аміак. За збільшенням концентрації амонійного азоту оцінювали ефективність споживання піридину. Згідно з теоретичними розрахунками було встановлено, що за умови 98%-ї деструкції піридину (200 мг/л) має утворитися 35,08 мг/л амонійного азоту. Проте експериментально показано, що за умов росту Nocardia sp. на піридині утворювалося 22 мг/л аміаку, що свідчить про деструкцію 61,5% субстрату.

Похожие статьи




Використання представників роду Nocardia для деградації нафтових забруднень - Характеристика та використання бактерій Nocardia mediterranea

Предыдущая | Следующая