Автореферат (1091620), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Таким образом, нами впервыепоказано, что качественный состав биосурфактантов, продуцируемых бактериямиRhodococcus при росте на н-гексадекане в условиях пониженной температуры 10°С, вцелом, соответствует составу биосурфактантов, продуцируемых этими бактериями при26°С. Это означает, что важную роль в процессе потребления гидрофобных субстратовбактериями-нефтедеструкторами играют гликолипидные биосурфактанты, которыеспособствуют доступности для микроорганизмов н-гексадекана, находящегося как вжидком при 26оС, так и в твердом состоянии при 10оС.3.4.3 Характеристика сукцинилтрегалолипидов как сурфактантовИндекс эмульгирования (E24) выделенных сукцинилтрегалолипидов в системе сгексадеканом составил 55%.
Тип образуемой эмульсии любого ПАВ с гидрофобнымсубстратом зависит от ГЛБ вещества. ГЛБ является критерием практическогоприменения ПАВ, в зависимости от величины которого и подбирают сурфактанты иэмульгаторы. Рассчитанное значение ГЛБ сукцинилтрегалолипидов находится винтервале 10–11. Согласно шкале Гриффина вещества со значениями ГЛБ 8–18способны образовывать эмульсии типа «масло в воде».
Молярная солюбилизациягексадекана составила 4 моль на 1 моль сукцинилтрегалолипида в водном растворе.Для характеристики поверхностно-активных свойств сукцинилтрегалолипидовопределяли зависимость поверхностного натяжения на границе раздела воздух-вода отсодержания вещества в растворе.
Зависимость имеет типичный для ПАВ вид: резкоеснижение значений поверхностного натяжения наблюдали уже при небольшихконцентрациях вещества. Значение ККМ составило 4.1 х 10–5 М (32 мг/л) припостоянном поверхностном натяжении 27 мН/м, что свидетельствует о высокойповерхностной активности сукцинилтрегалолипида, как сурфактанта. Эффективностьбиосурфактанта характеризовали физико-химическими показателями – минимальнымзначением поверхностного натяжения (σмин), максимальной адсорбцией вещества наединицу площади раздела фаз (Г), минимальной площадью, занимаемой одноймолекулой биосурфактанта (Sмин), и свободной энергией мицеллообразования (∆G)(таблица 4).Таблица 4.
Физико-химические характеристики сукцинилтрегалолипидовВеществоСукцинилтетраэфирытрегалозыККМ,моль/л4.1 х 10–5σмин,мН/м27Г, моль/м2 Sмин, нм21.27 х 10–50.13∆G,кДж/моль-35Отрицательное значение ∆G свидетельствует о самопроизвольном процессемицеллообразования. Значения физико-химических показателей, характеризующих19поверхностную активность сукцинилтрегалолипидов, согласуются с данными,полученными для других гликолипидов – моно- и дипроизводных среднецепочечныхжирных кислот и сахарозы или фруктозы (Soultani et al., 2003). Эти результатыуказывают на эффективность гликолипидных биосурфактантов по сравнению ссинтетическими ПАВ. Таким образом, сукцинилтрегалолипиды, синтезируемыеродококками-нефтедеструкторами, обладают высокой поверхностной и эмульгирующейактивностью и могут использоваться как экологически безопасные сурфактанты вомногих областях деятельности человека вместо синтетических ПАВ, в том числе, втехнологиях биоремедиации нефтезагрязненных территорий.3.5 Биодеградация гексадекана бактериями R.
erythropolis X5 и R. erythropolis S67 при26оС и 10оСПри исследовании влияния температуры на биодеградацию гексадекананеобходимо учитывать, что н-гексадекан имеет разное агрегатное состояние: при 26°С –жидкость, а при 10°С – твердое вещество. Несмотря на это, эффективность утилизациигидрофобного субстрата к началу стационарной фазы бактерий при пониженнойтемпературе сохраняется на высоком уровне (рисунок 9).Рисунок 9. Степень биодеградации гексадекана родококками при 26оС и 10оС.Степень биодеградации гексадекана обоими штаммами при 26оС – около 50–60%,а при пониженной температуре (10оС) – около 30–40%.
Добавление выделенногобиосурфактанта к культивируемым на гексадекане бактериям приводит к увеличениюстепени биодеградации углеводорода только при температуре 26оС, причем для штаммаX5 – в большей степени. Увеличение степени биодеградации при 26оС можно объяснитьувеличением псевдорастворимости гексадекана за счет эмульгирования жидкогогидрофобного субстрата на первых стадиях роста микроорганизмов, что приводит кувеличению контакта клеток с гексадеканом и его доступности для бактерий (рисунок10-1). Различная степень влияния биосурфактанта на способность бактерий двухштаммов утилизировать гексадекан обусловлена разной физиологией роста на20углеводородных субстратах: R. erythropolis X5 растет в планктонной культуре, аR.
erythropolis S67 - в виде поверхностной пленки (п.3.1.1).При пониженной температуре гексадекан в твердом агрегатном состоянии необразует эмульсии в присутствии биоПАВ, поэтому важную роль играет повышеннаягидрофобность клеточной поверхности бактерий на всех стадиях роста для увеличениястепени адгезии бактерий к твердой поверхности, т.е. прямой контакт с гидрофобнымсубстратом (рисунок 10-2). Транспорт гексадекана в клетку при этом могутобеспечивать не мицеллы, а гидрофобные каналы (Ф-рисунок 5), сформированные приучастии гликолипидных биосурфактантов (рисунок 10-3).Рисунок 10. Механизмы взаимодействия клеток микроорганизмов с углеводородамиТаким образом, дополнительное внесение гликолипидных биосурфактантовможет увеличить степень биодеградации углеводородов нефти родококками в теплоевремя года. Выявленные в работе особенности физиологической адаптации бактерийR.
erythropolis X5 и R. erythropolis S67 к низким температурам среды определяют ихпотенциал, как важного компонента в биопрепаратах для ремедиациинефтезагрязненных территорий, в том числе в условиях холодного климата. Полученныерезультаты могут быть использованы для целенаправленной разработки эффективныхбиопрепаратов и разработки биотехнологий ремедиации нефтезагрязненныхтерриторий. Прекрасные поверхностно-активные и эмульгирующие свойствасукцинилтрегалолипидов обуславливают их значительный потенциал, как эффективныхи безопасных сурфактантов, для применения в различных областях деятельностичеловека.211.2.3.4.5.ВЫВОДЫПри росте на н-гексадекане бактерии R.
erythropolis X5 и R. erythropolis S67способны продуцировать внеклеточные биосурфактанты гликолипидной природыдаже при пониженной температуре, когда гексадекан находится в твердомагрегатном состоянии, что обеспечивает снижение поверхностного натяжениякультуральной среды до 32 нМ/м и 45 мН/м, соответственно.
Выявлена общаятенденция уменьшения гидрофобности клеточной поверхности при увеличениипродуцируемых гликолипидных биосурфактантов в культуральную среду, как одиниз механизмов адаптации бактерий при росте на гидрофобных субстратах.Основным компонентом в составе внеклеточных липидов при росте родококков на нгексадекане является гексадекановая кислота, т.е. биодеградация гексадеканабактериями начинается во внеклеточном или околоклеточном пространстве.При пониженной температуре бактерии формируются гидрофобные включениявнутри клеток, которые связаны с многочисленными мультимембраннымиструктурами, что указывает на роль этих структур в транспорте и первичнойтрансформации углеводородов и в адаптации бактерий к низким температурам.Выделены и идентифицированы главные компоненты гликолипидов, которыепродуцируют бактерии-нефтедеструкторы рода Rhodococcus при росте в условияхпониженной температуры (10оС).
Эти соединения представляют смесь изомерныхгомологов:2,3,4-деканоил-октаноил-сукцинил-2'-деканоилтрегалозы;2,3,4диоктаноил-сукцинил-2'-деканоилтрегалозы;2,3,4-диоктаноил-сукцинил-2'октаноилтрегалозы;2,3,4-дидеканоил-сукцинил-2'-деканоилтрегалозы.Сукцинилтрегалолипидныебиосурфактантыхарактеризуютсявысокойповерхностнойиэмульгирующейактивностью(критическаяконстантамицеллобразования (ККМ) 0,041 мМ; свободная энергия мицеллообразования (∆G) 35кДж/моль; адсорбция (Г) 1.27 х 10–5 моль/м2).Дополнительное внесение гликолипидных биосурфактантов может увеличитьстепень биодеградации углеводородов нефти родококками в теплое время года.Выявленные в работе особенности физиологической адаптации бактерийR. erythropolis X5 и R. erythropolis S67 к низким температурам среды определяют ихпотенциал, как важного компонента в биопрепаратах для ремедиациинефтезагрязненных территорий, в том числе в условиях холодного климата.Список опубликованных научных работ по теме диссертацииРаботы, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях,определенных ВАК1.
Лыонг Т.М., Нечаева И.А., Петриков К.В., Пунтус И.Ф., Понаморева О.Н. Бактериинефтедеструкторы рода Rhodococcus – потенциальные продуценты биосурфактантов //Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2016. №1. С.50-60.222. Лыонг Т.М., Нечаева И.А., Петриков К.В., Филонов А.Е., Понаморева О.Н.Структура и физико-химические свойства гликолипидных биосурфактантов,продуцируемых бактериями-нефтедеструкторами Rhodococcus sp. X5 // Известия вузов.Прикладная химия и биотехнология. 2017. T.7. №2. С.72-79 (doi: 10.21285/2227-29252017-7-2-72-79).3. Лыонг Т.М., Нечаева И.А., Понаморѐва О.Н., Ву Х.З., Арляпов В.А., Пунтус И.Ф.,Филонов А.Е. Влияние температуры на биодеградацию гексадекана бактерияминефтедеструкторами Rhodococcus sp. X5 - эффективными продуцентами гликолипидныхбиосурфактантов // Биотехнология.
2017. Т.33. №6. С. (doi: 10.21519/0234-2758-2017-336-00-00).4. Luong T.M., Ponamoreva O.N., Nechaeva I.A., Petrikov K.V., Delegan Ya.A., Surin A.K.,Linklater D., Filonov A.E. Characterization of biosurfactants produced by the oil-degradingbacterium Rhodococcus erythropolis S67 at low temperature // World Journal of Microbiologyand Biotechnology. 2018. Принята к публикации 13.12.2017. doi: 10.1007/s11274-0172401-8).Статьи в других профильных научных журналах (РИНЦ)5. Лыонг Т.М., Нечаева И.А., Понаморева О.Н.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
