Биологические науки/6. Микробиология

Горшкова О.Г., Волювач О.В., Калінська Я. А., Балюк В.В., Орлік С.І., Піддубна С.О., Коломієць А.Г., Потоцька О.О., Самойленко О.С.,

Вольф А.В., Пріндіна Т.Ю.

Одеський національний університет імені І.І. Мечникова, Одеса

Бактеріальна суспензія штаму Pseudomonas cepacia поліфункціонального екобіотехнологічного призначення

Для використання штаму Pseudomonas cepacia у екобіотехнологічних заходах в Біотехнологічному науково-навчальному центрі Одеського національного університету імені І.І. Мечникова проведено дослідження його нафтоокиснювальних властивостей, здатності продукувати біосурфактанти, метал-резистентності і антагоністичної активності по відношенню до умовно-патогенних бактерій. Непатогенний штам Pseudomonas cepacia був виділений із забрудненого нафтопродуктами грунту, зберігається у колекції мікроорганізмів кафедри мікробіології, вірусології та біотехнології Одеського національного університету імені І.І. Мечникова (P. cepacia ОNU327)

Культуру бактерій попередньо нарощували на поживному середовищі, що містила, (г/л): KH₂PO₄ – 1,5; Na₂HPO₄ – 3; NaCl – 5; NН₄Cl – 1; пептон – 10; глюкоза – 2; дріжджовий екстракт – 5. Нарощування біомаси здійснювали при рН 7,0-7,2 і температурі 28 ⁰С протягом 48 год до досягнення щільності культур не менш 5 г/л по сухій біомасі.

Дослідження показали, що нафтоокиснювальна здатність штаму P. cepacia ОNU327 була високою у перші 10 діб експозиції – ступінь біодеструкції вуглеводнів нафти складав 63,0 % при залишковій концентрації нафти 135±1,0 мг/л. Зі збільшенням терміну експозиції до 20 діб залишкова концентрація вуглеводнів нафти зменшувалася у 3,7 рази, а на тридцяту добу – у 5 разів порівняно з вихідною концентрацією – 500 мг/л. На тридцяту добу ступінь біодеструкції нафти підвищувався повільніше - на 17%. Це, очевидно, можна пояснити тим, що у перші 10 - 15 діб експозиції бактерії утилізують легкозасвоювані вуглеводні: н-алкани і циклічні сполуки із одним ароматичним кільцем легких фракцій нафти. Зниження швидкості деградації в другій половині експерименту (20 - 30 діб експозиції) зумовлено утилізацією вуглеводнів важких (асфальтенових) фракцій нафти, які є важко засвоюваними компонентами і вимагають більш тривалого періоду окиснення. Факт появи у спеціально підібраному поживному середовищі поверхнево-активних властивостей бактеріальної суспензії із штаму P. cepacia ОNU327 внаслідок продукування бактеріями біосурфактантів підтверджено даними тензіометрії. Результати по очищенню модельних водних розчинів від деяких іонів важких металів: Cr (VI), Pb (II), Zn (II), Cd (II), іммобілізованими у складі біофлокул клітинами бактерій роду Pseudomonas cepacia ONU327 представлені в таблиці 1.

Таблиця 1

Показники очищення металовмісних розчинів іммобілізованими у складі біофлокул клітинами бактерій роду Pseudomonas cepacia ONU327

Показники очищення води	Іони важких металів (ІВМ)
	Cd (II)	Zn (II),	Сr (VI)	Pb (II)
Ступінь вилучення ІВМ, %	99,92	99,50	93,00	99,92
Залишкова концентрація ІВМ, мг/дм^3	0,04±0,05	0,1±0,005	4,9±0,70	≤0,05±0,003

Примітка: вихідні концентрації ІВМ у розчинах (мг/дм³): Сr (VI) – 70, Pb (II) – 60, Zn (II) – 20, Сd (II) – 50; рН середовища 6,8-7,2.

Експериментально підтверджено, що мікроорганізми P. cepacia ONU327 добре переносять ”залпові” навантаження іонів важких металів, що знаходяться в катіонній і в аніонній формах. Виявлена підвищена метал-резистентність дозволяє використовувати бактеріальну суспензію штаму P. cepacia ONU327 як основний мікробіологічний реагент (біосорбент/біоакумулятор ІВМ) при глибокому біофлокуляційному очищенні металовмісних стічних вод еконебезпечних гальванічних цехів, машинобудівних заводів, рудо-збагачувальних фабрик. При комплексному аналізі біологічних властивостей штаму P. cepacia ONU327 була виявлена його антагоністична активність по відношенню до умовно-патогенних бактерій (рис. 1). Під впливом бактерій P. cepacia ONU327 максимальна зона затримки росту 9 і 10 мм спостерігалась у штамів E. сoli УКМВ 906 ONU90 і S. euteretidis ONU466.

Рис. 1. Антагоністична активність штаму P. cepacia ONU327 щодо патогенних бактерій: В. сereus ATCC 11778 ONU77 (1); В. subtilis ATCC 6633 ONU66 (2); 3 – М. luteus ONU199 (3); М. luteus УКМВ 645Т ONU645 (4); S. euteretidis ONU466 (5); E. сoli УКМВ 906 ONU90 (6); E. coli F ONU459 (7).

Спостережене свідчить про перспективність використання біохімічно-активного штаму P. cepacia ONU327 в комплексних біотехнологіях очищення навколишнього середовища від полютантів (нафтопродукти, іони важких металів) і небезпечних для людини умовно-патогенних мікроорганізмів.