Отбор штаммов бактерий для очистки сточных вод от жиров и мочевины Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND ENVIRONMENT PROTECTION

Оригинальная статья / Original article УДК: 579.017.8,579.69

DOI: http://dx.doi.org/10.21285/2500-1582-2018-2-61-71

ОТБОР ШТАММОВ БАКТЕРИЙ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ЖИРОВ И МОЧЕВИНЫ

© И.Б. Черных1, Д.В. Белоус2, О.Ф. Вятчина3

Иркутский государственный университет,

664003, Российская Федерация, г. Иркутск, ул. Карла Маркса, 1.

РЕЗЮМЕ. ЦЕЛЬ. Сточные воды, содержащие технические и пищевые масла и жиры в высоких концентрациях, являются проблемными для биологической очистки с помощью активного ила. Также актуальной задачей остается очистка и обезвреживание сточных вод, содержащих азотсодержащие компоненты, в том числе мочевину. Для обработки таких сточных вод перспективно применение специализированных микроорганизмов, способных использовать в качестве питательных субстратов жиры и мочевину. Цель исследования - отбор штаммов бактерий, обладающих уреазной и липолитической активностью, перспективных для очистки сточных вод, загрязненных жирами и мочевиной. МЕТОДЫ. При отборе штаммов бактерий-липолитиков оценивали рост на плотной и жидкой средах, содержащих в качестве единственного источника углерода и энергии жиры растительного и животного происхождения. Для выявления способности бактерий продуцировать уреазу использовали методику Закса. Рост уреазоположительных штаммов бактерий изучали в жидкой синтетической среде, содержащей в качестве источника углерода соли органических кислот (натрий лимоннокислый, натрий яблочно-кислый), азота - мочевину. Увеличение численности клеток в исследуемых средах определяли, измеряя оптическую плотность культу-ральной жидкости на спектрофотометре ПЭ-0053В (длина волны 650 нм). РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. Отобраны штаммы бактерий Rhodococcus sp. Дч1, Escherichia sp. 4 и Micrococcus luteus, обладающие способностью к росту на подсолнечном масле, маргарине, свином жире. Изучена динамика роста этих культур на средах, содержащих в качестве единого источника углерода и энергии олеиновую кислоту и подсолнечное масло. Исследуемые микроорганизмы лучше росли в среде с подсолнечным маслом. Наибольший прирост биомассы отмечали у штамма Rhodococcus sp. Дч1. Четыре культуры - M. luteus, Rhodococcus sp.18CB и Дч 1, Arthrobacter sp. 3 -обладали уреазной активностью. При росте в жидкой синтетической среде с мочевиной (0,5 г/дм3) и натрием яблочно-кислым / натрием лимоннокислым (5 г/дм3) наиболее хороший рост отмечали у Rhodococcus sp. Дч1. Изменение концентрации мочевины в диапазоне от 0,15 до 0,5 г/дм3 не оказывало существенного влияния на рост культуры Дч1. Мочевина в концентрации 0,5 г/дм3 угнетала рост M. luteus. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Наиболее перспективным из изученных штаммов оказался Rhodococcus sp. Дч1, выделенный из кишечного тракта Eisenia fetida. Эта культура способна к росту на средах, содержащих в качестве единого источника углерода и энергии: подсолнечное масло, свиной жир, маргарин. Штамм может расти в среде с 0,15; 0,25 и 0,5 г/дм3 мочевины при использовании в качестве источника углерода солей органических кислот (натрий лимоннокислый, натрий яблочно-кислый). Ключевые слова: липолитические бактерии, уреазоположительные штаммы бактерий, жиры, мочевина, олеиновая кислота.

Информация о статье. Дата поступления 22 марта 2018 г.; дата принятия к печати 18 апреля 2018 г.; дата он-лайн-размещения 21 июня 2018 г.

верных Ирина Борисовна, магистрант биолого-почвенного факультета, e-mail: gatteriya@list.ru

Irina B. Chernykh, Graduate Student of the Biology-Soil Faculty, e-mail: gatteriya@list.ru

2Белоус Дарья Владимировна, магистрант биолого-почвенного факультета, e-mail: rosavpustine88@mail.ru

Darya V. Belous, Graduate Student of the Biology-Soil Faculty, e-mail: rosavpustine88@mail.ru

3Вятчина Ольга Федоровна, кандидат биологических наук, доцент кафедры микробиологии биолого-почвенного

факультета, e-mail: olgairk3@rambler.ru

Olga F. Vyatchina, Candidate of Biology, Associate Professor of Microbiology of the Biologo-Soil Faculty, e-mail: olgairk3@rambler.ru

Том 3, № 2 2018 XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Vol. 3, no. 2 2018 XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

ISNN 2500-1582

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND ENVIRONMENT PROTECTION

Формат цитирования: Черных И.Б., Белоус Д.В., Вятчина О.Ф. Отбор штаммов бактерий для очистки сточных вод от жиров и мочевины // XXI век. Техносферная безопасность. 2018. Т. 3. № 2 (10). С.61-71. РО!: 10.21285/2500-1582-2018-2-61-71

SELECTION OF BACTERIAL STRAINS FOR REMOVING FATS AND UREA FROM WASTEWATER

I.B. Chernykh, D.V. Belous, O.F. Vyatchina

Irkutsk state University,

1, Karl Marx St., Irkutsk, Russian Federation, 664003

ABSTRACT. PURPOSE. Wastewater containing industrial and high concentrated edible oils and fats is challenging for biological treatment with activated sludge. Treatment and neutralization of sewage containing nitrogen-containing components, including urea, is an urgent task. The use of specialized microorganisms capable of using fats and urea as nutrient substrates is promising for treatment of such wastewater. The article aims to select strains of bacteria with urease and lipolytic activity which can be used for wastewater treatment contaminated by fats and urea. METHODS. When selecting strains of lipolytic bacteria, growth in dense and liquid media containing vegetable and animal fats as the only source of carbon and energy was evaluated. To identify the ability of bacteria to produce urease, the method of Sachs was used. The growth of positive urease strains of bacteria was studied in a liquid synthetic medium containing salts of organic acids (sodium citrate, sodium malic acid), nitrogen-urea as a carbon source. An increase in the number of cells in the media was determined by measuring the optical density of the culture liquid on the PE-0053V spectrophotometer (wavelength 650 nm). RESULTS AND THEIR DISCUSSION. Selected strains of bacteria Rhodococcus sp. Dch1, Escherichia sp. 4 and Micrococcus luteus, having the ability to grow in sunflower oil, margarine, pork fat were selected. Growth dynamics in the environments containing oleic acid and sunflower oil as the only carbon and energy sources was studied. The microorganisms grew better in sunflower oil. The greatest increase in biomass was observed in the strain Rhodococcus sp. Pch1. Four cultures - M. luteus, Rhodococcus sp.18SV and Dch1, Arthrobacter sp. 3 - had a urease activity. When growing in a liquid synthetic medium with urea (0.5 g/dm3) and sodium malic acid / sodium citrate (5 g/dm3), Rhodococcus sp. showed the best growth. Pch1. The change in urea concentration in the range from 0.15 to 0.5 g / dm3 had no significant effect on the growth of the culture Dch1. Urea in a concentration of 0.5 g / dm3 inhibited growth of M. luteus. CONCLUSION. The most promising strains was Rhodococcus sp. Dch1, isolated from the intestinal tract Eisenia fetida. This culture is capable of growth in media containing sunflower oil, pork fat, margarine. Strain is able to grow in an environment with 0,15; 0,25 and 0,5 g / dm3 urea when used as a source of carbon salts of organic acids (sodium citrate, sodium malic acid).

Keywords: lipolytic bacteria, ureazopolozhitelnye strains of bacteria, fat, urea, oleic acid

Information about the article. Received in March 22, 2018; accepted for publication in April 18, 2018; available online on June 21, 2018.

For citation: Chernykh I.B., Belous D.V., Vyatchina O.F. Selection of bacterial strains for removing fats and urea from wastewater. XXI vek. Tekhnosfernaya bezopasnost' = XXI century. Technosphere safety. 2018, vol. 3, no. 2 (10), рр. 61-71. DOI: 10.21285/2500-1582-2018-2-61-71. (In Russian).

Введение

Биологическая очистка является неотъемлемой частью очистки сточных вод различного происхождения: хозяйственно-бытовых, промышленных и других, содержащих растворимые органические загрязняющие вещества. Биологические методы имеют экономическое преимущество с точки зрения капитальных вложений и эксплуатационных расходов по сравнению с такими процессами, как химическое окисле-

ние, термическая обработка и др. Биологическая очистка - один из этапов в интегрированной очистке сточных вод [1, 2]. Состав бытовых и промышленных сточных вод варьирует в зависимости от разных факторов: плотности населения, степени урбанизации района, социально-экономического уровня развития общества, характера промышленной деятельности [3, 4]. Сточные воды, содержащие техниче-

Том 3, № 2 2018 XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Vol. 3, no. 2 2018 XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

ISNN 2500-1582

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND ENVIRONMENT PROTECTION

ские и пищевые масла и жиры в высоких концентрациях, являются проблемными для биологической очистки с помощью активного ила. Для обработки таких вод предлагаются способы с использованием активных штаммов бактерий-деструкторов жиров и масел [5].

По-прежнему важной проблемой остается очистка и обезвреживание сточных вод, содержащих азотсодержащие компоненты. Основным источником их являются хозяйственно-бытовые сточные воды, сбросы животноводческих комплексов, содержащие экзометаболиты человека, сельскохозяйственных животных [6, 7]. Перспективный метод и экологически безопасный способ переработки азотсодержащих отходов - микробиологический.

Для очистки жиросодержащих сточных вод необходимы активные штаммы ли-политических микроорганизмов. Способностью к продукции липаз обладают микроорганизмы различных таксономических групп: бактерии, актиномицеты, дрожжи, микроскопические грибы [8, 9]. Липолитическая активность характерна для бактерий многих родов. Наиболее изучены представители родов Staphylococcus, Pseudomonas, Bacillus, Streptomyces, Aeromonas, Xenorhabdus, Moraxella, Propionibacterium,

Методы

В качестве объектов исследования было использовано 14 штаммов бактерий из коллекции культур кафедры микробиологии Иркутского государственного университета (ИГУ) и лаборатории водной токсикологии НИИ биологии ИГУ, выделенных из различных источников: сточные воды нефтеперерабатывающего предприятия, загрязненная нефтью почва г. Иркутска, кишечный тракт Eisenia fetida, микробиологический препарат Доктор Робик 109. Последний содержит бактерии видов Bacillus amyloliquefaciens, B. pumilis, B. licheniformis, B. subtilus и применяется для утилизации тяжело поддающихся разложению ве-

Chromobacterium, Serratia и другие. Микро-организмы-липолитики выделяют из различных сред: сточных вод предприятий пищевой промышленности, из осадков горячих источников в Тибете, из загрязненных почв с заброшенных нефтяных месторождений [10, 11]. Способность разлагать мочевину широко распространена среди микроорганизмов различных таксономических групп. Более 90% клинических штаммов способны к гидролизу мочевины: Staphylococcus aureus, S. saprophiticus, Helicobacter pylori, Mycobacterium tuberculosis, Ureapasma urealyticum, Klebsiella ssp., Pseudomonas ssp., Corynebacterium ssp., Proteus penneri, Providencia stuartii. Дрожжи Cryptococcus neoformans и Coccidioides posadasii, возбудители легочных заболеваний у человека, продуцируют уреазу. Вместе с тем уреаза вырабатывается многими таксономически разнообразными сапрофитными видами бактерий, включая представителей микро-биоты наземных и водных мест обитания [12, 13].

Цель работы - изучение и отбор штаммов бактерий, обладающих уреазной и липолитической активностью и перспективных для очистки сточных вод от жиров и мочевины.

ществ: жиров, белков, крахмала, целлюлозы, мочевины, нитратов и нитридов (табл. 1).

В качестве субстратов для роста исследуемых штаммов бактерий использовали мочевину (ч.д.а.), натрий яблочно-кислый, натрий лимоннокислый, олеиновую кислоту (ч.д.а.), подсолнечное рафинированное дезодорированное масло «Янта» (ООО «Иркутский масложиркомбинат», Россия), маргарин твердый «Сливочный» со сливочным маслом (ОАО «ЕЖК Готовим дома!», Россия), свиной жир (СХПК «Усольский свинокомплекс», Россия).

Том 3, № 2 2018 XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Vol. 3, no. 2 2018 XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

ISNN 2500-1582

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND ENVIRONMENT PROTECTION

Таблица 1

Исследуемые штаммы

Table 1

Strains under study_

Систематическое

Штамм / Allocation strain Источник выделения / Source положение штамма / Systematic situation strain

1 СВ сточные воды ОАО АНХК «Роснефть» / sewage of JSC ANHK Rosneft Pseudomonas aeruginosa

3 СВ тот же / the same Pseudomonas

aeruginosa

18СВ тот же / the same Rhodococcus sp.

1Д препарат Доктор Робик 109 / medicine Doctor Robik 109 B. subtillus

2Д тот же / the same B. amyloliquefaciens

3-1Д тот же / the same B. pumilus

3-2Д тот же / the same B. pumilus

4Д тот же / the same B. pumilus

5-Д тот же / the same B. licheniformis

3 нефтезагрязненная почва (г. Иркутск, автобусная остановка, ул. Лермонтова) / the petropolluted soil (Irkutsk, bus-stop, Lermontov St.) Arthrobacter sp.

4 Сточная вода очистных сооружений ОАО АНХК «Роснефть» / Sewage of JSC ANHK Rosneft Escherichia sp.

8 Активный ил очистных сооружений ОАО АНХК «Роснефть» / Active silt of treatment facilities of AOCP Rosneft Serratia sp.

Дч1 кишечный тракт EiseniaFetida / intestinal path Ei-seniaFetida Rhodococcus sp.

Micrococcus luteus Активный ил очистных сооружений ОАО АНХК «Роснефть» / Active silt of treatment facilities of JSC ANHK Rosneft M. luteus

Для определения уреазной активности бактериальных культур применили методику Закса. Рост на жирах исследовали при помощи метода «лунок», используя в качестве фоновой плотную синтетическую среду № 1 следующего состава (%): МО3 - 0,40; MgSO4 ■7H2O - 0,08; KН2PO4 -0,06; Na2HPO4 - 0,14; агар-агар - 2,0; pH 7,2 - 7,3. В качестве единого источника углерода и энергии в лунку вносили зара-

нее простерилизованные подсолнечное масло, маргарин, свиной жир или олеиновую кислоту.

Для изучения динамики роста культур бактерий, обладающих липолитической активностью, в колбах объемом 250 см3

о ^ ^

готовили по 100 см3 жидкой синтетической среды № 1, содержащей в качестве источника углерода и энергии подсолнечное масло или олеиновую кислоту в количестве

Том 3, № 2 2018 XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Vol. 3, no. 2 2018 XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

ISNN 2500-1582

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND ENVIRONMENT PROTECTION

Hü

1% (от общего объема). Рост уреазополо-жительных штаммов бактерий изучали, используя в качестве фоновой жидкую синтетическую среду № 1, в которую вносили в качестве источника углерода соли органических кислот (5 г/дм3), азота - мочевину (0,15; 0,25; 0,5 г/дм3) или нитрат калия

(2 г/дм3). Посевы инкубировали в стационарных условиях при +30°С. Увеличение численности клеток в исследуемых средах определяли, измеряя оптическую плотность культуральной жидкости на спектрофотометре ПЭ-0053В (длина волны 650 нм) [14].

Результаты и их обсуждение

Наибольшей липолитической активностью из 13 взятых для исследования штаммов бактерий обладали три культуры: Rhodococcus sp. Дч1, M. luteus, Escherichia sp. 4. Культура Дч1 росла на средах, содержащих в качестве единого источника углерода и энергии подсолнечное масло,

маргарин, свиной жир. Штаммы M. luteus и Escherichia sp. 4 давали рост на подсолнечном масле и маргарине. На олеиновой кислоте у Escherichia sp. 4 был слабый рост, у Rhodococcus sp. Дч1 и M. luteus -следы роста (табл. 2).

Таблица 2

Рост исследуемых штаммов на олеиновой кислоте, подсолнечном масле, маргарине, свином жире (фоновая среда: синтетическая среда*)

Table 2

Growth of strains in oleic acid, sunflower oil, margarine, pork fat (background medium: synthetic medium*)

Штамм / Allocation strain Олеиновая кислота / Oleic acid Подсолнечное масло / Sunflower oil Маргарин / Margarine Свиной жир/ Pork fat

M. luteus +- ++ ++ +-

1 Д - +- +- +-

2 Д - - - -

3-1 Д - - - +-

3-2 Д - - - -

4 Д - - - +-

5 Д +- - - +-

4 + + ++ -

8 - - - -

1 СВ - ** -

3 СВ + + - - ++

18 СВ + + - - +-

Дч1 +- +++ +++ ++

Примечание: синтетическая среда* - среда без источника углерода; ** - культура 1СВ выделяла пигмент зеленого цвета; «+++» - хороший рост; «++» - умеренный рост; «+» - слабый рост; «+-» следы роста; «-» - отсутствие роста /Note: the synthetic environment * - Wednesday without carbon source; ** - the culture of 1CB distinguished a pigment of green color; "+++" - good growth;"++" - moderate growth;"+" - weak growth; "+ -" growth traces;"-" - lack of growth

Том 3, № 2 2018 Vol. 3, no. 2 2018

XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

ISNN 2500-1582

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND ENVIRONMENT PROTECTION

Изучали динамику роста Rhodococcus sp. Дч1, Escherichia sp. 4 и M. luteus в жидкой синтетической среде № 1, содержащей в качестве единого источника углерода и энергии олеиновую кислоту и подсолнечное масло. В среде с олеиновой кислотой рост исследуемых культур был слабым. Наибольший прирост биомассы отмечали у штамма Дч1. На шестые сутки оптическая плотность культуральной жидкости увеличивалась в 5,7 раза относительно исходного значения, в то время как у штаммов M. luteus и Escherichia sp. 4 - в 2,5 и 2,1 раза, соответственно (рис. 1).

В среде с подсолнечным маслом рост исследуемых штаммов был лучше, чем на олеиновой кислоте. Наиболее высокие показатели роста были зарегистрированы также у культуры Rhodococcus sp. Дч1. Максимальное увеличение биомассы исследуемого штамма произошло на девятые сутки. При этом оптическая плотность суспензионной культуры повышалась в 29

раз по сравнению с исходным значением (рис. 2).

Штамм Escherichia sp. 4 при инкубировании в среде с подсолнечным маслом развивался менее динамично по сравнению с Rhodococcus sp. Дч1. Более длительной была лаг-фаза: увеличение численности клеток в 2,5 раза происходило только на четвертые сутки. Вместе с тем на десятые сутки оптическая плотность культуральной жидкости повышалась до 1,85±0,01 ед., что в 22 раза больше по сравнению с исходным значением. Наименьшей энергией роста в исследуемой среде отличался штамм M. luteus (см. рис. 2).

Проведенный скрининг коллекционных штаммов бактерий позволил выявить штаммы, способные к разложению мочевины. Из 14 протестированных штаммов четыре - M. luteus, Rhodococcus sp. 18СВ и Дч1, Arthrobacter sp. 3 - обладали уреазной активностью.

Время, сутки

~ » Среда № 1 + олеиновая кислота+ культура Дч1

— в— Среда № 1 + олеиновая кислота + культура 4

Среда № 1 + олеиновая кислота + М.Шеиз

—*— Среда № 1 без источника углерода + культура Дч1

—*— Среда № 1 без источника углерода + культура 4

—•— Среда № 1 без источника углерода + МЛШшб

—|— Среда № 1 + олеиновая кислота (контроль)

Рис. 1. Динамика роста штаммов M. luteus, Rhodococcus sp. Дч1, Escherichia sp. 4 в жидкой синтетической среде № 1, содержащей в качестве источника углерода

и энергии олеиновую кислоту Fig. 1. Dynamics of growth of M. luteus, Rhodococcus sp. Dch1, Escherichia sp. 4 in liquid synthetic medium 1 containing oleic acid as a carbon and energy source

Том 3, № 2 2018 XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Vol. 3, no. 2 2018 XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

ISNN 2500-1582

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND ENVIRONMENT PROTECTION

2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0

— — Среда № 1 + растительное ___ „ масло + культура Дч1

I ♦

—■— Среда № 1 + растительное масло + культура 4

> —*— Среда № 1 + растительное масло + M. luteus

*— Среда № 1 + культура Дч1 Среда № 1 + культура 4

Среда № 1 + культура M. luteus

0123456789 10 Время, сутки

Среда № 1 + растительное масло (контроль)

Рис. 2. Динамика роста штаммов M. luteus, Rhodococcus sp. Дч1, Escherichia sp. 4 в жидкой синтетической среде № 1, содержащей в качестве источника углерода

и энергии подсолнечное масло Fig. 2. Dynamics of growth of M. luteus, Rhodococcus sр. Dch1, Escherichia sp. 4 in liquid synthetic medium 1 containing Sunflower oil as a source of carbon and energy

Проведенные исследования показали, что исследуемые штаммы усваивали мочевину, но менее интенсивно, чем нитрат калия. При инкубировании культуры Arthrobacter Бр. 3 в среде, содержащей в качестве источника азота мочевину (0,5 г/дм3), источника углерода - натрий яблочно-кислый (5 г/дм3), оптическая плотность культуральной жидкости на шестые сутки увеличивалась в 7 раз по сравнению с исходным значением, в то время как в опыте с М03 (2 г/дм3) - в 27 раз. Мочевина в концентрации 0,5 г/дм3 угнетала рост M. luteus, прирост биомассы на шестые сутки был на 48% ниже, чем в среде с м03. Следует отметить, что у исследуемых штаммов также отмечали небольшое увеличение плотности популяции в среде с натрием яблочно-кислым без добавления источника азота. Эти данные могут свидетельствовать о

том, что исследуемые штаммы являются олигонитрофилами (рис. 3).

Рост штамма Rhodococcus Бр. Дч1 в среде с мочевиной был более интенсивным. В среде с мочевиной (0,5 г/дм3), содержащей натрий яблочно-кислый (5 г/дм3), за 6 суток численность клеток этой культуры увеличилось в 13 раз, натрий лимоннокислый (5 г/дм3) - в 23 раза по сравнению с исходным количеством клеток. Вместе с тем показатели роста при замене мочевины на М03 были выше на 33% в среде с натрием яблочно-кислым и на 25% - в среде с натрием лимоннокислым. У штамма Дч1 также отмечали небольшой прирост биомассы в средах с исследуемыми солями органических кислот, но без добавления источника азота, что, вероятно, связано со способностью культуры к олигонитрофилии (рис. 4).

Том 3, № 2 2018 XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Vol. 3, no. 2 2018 XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

ISNN 2500-1582

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND ENVIRONMENT PROTECTION

1,4

1,2

a

A

H О

о s

H

о

ч

0,8

0,6

0,4

0,2

2 3 4

Время, сутки

• Синтетическая среда + Натрий яблочнокислый + мочевина + культура 3

Синтетическая среда + Натрий яблочнокислый + мочевина +культура МЛШеш

- Синтетическая среда +Натрий яблочнокислый + ККО3 +культура 3

■ Синтетическая среда +Натрий яблочнокислый + ККО3 +культура М.1иеш

- Синтетическая среда + Натрий яблочнокислый + культура 3

- Синтетическая среда + Натрий яблочнокислый + культура М.1иеш

■ Синтетическая среда + культура 3

Синтетическая среда + культура M.luteus

1

0

0

1

6

Рис. 3. Динамика роста штаммов Arthrobacter sp. 3 и M. luteus; среда - синтетическая № 1 (источник углерода - соли органических кислот (5 г/дм ), источник азота -мочевина (0,5 г/дм3) или нитрат калия (2 г/дм3)) Fig. 3. Dynamics of growth of Arthrobacter sp. 3 and M. luteus; medium - synthetic 1 (carbon source-salts of organic acids (5 g/dm3), nitrogen source-urea (0,5 g/dm3) or potassium nitrate (2g /dm3))

1,6

1,4

3 j 1,2 т с

т

о 4 В

я

ев

к с е

В"

и

т

В

О

1

0,8 0,6 0,4 0,2 0

2

Время, сутки

-■— Синт.среда 1 + натрий

лимоннокислый + мочевина + Дч1

Синт.среда 1 + натрий яблочнокислый + мочевина + Дч1

-А— Синт.среда 1 + KNO3 + натрий лимоннокислый + Дч1

Синт.среда 1 + KNO3 + натрий яблочнокислый1 + Дч1

Синт.среда 1 + натрий лимоннокислый + Дч1

Синт.среда 1 + натрий яблочнокислый + Дч1

Синт.среда 1 + Дч1

Синт.среда 1 + мочевина

0

1

3

6

Рис. 4. Динамика роста штамма Rhodococcus sp. Дч1; среда - синтетическая № 1 (источник углерода - соли органических кислот (5 г/дм ), источник азота - мочевина (0,5 г/дм3) или

нитрат калия (2 г/дм3))

Fig. 4. Dynamics of growth of strain Rhodococcus sp. Dch1; medium-synthetic No. 1 (carbon source - salts of

organic acids (5 g/dm3), nitrogen source-urea (0,5 g/dm3) or potassium nitrate (2 g/dm3))

Том 3, № 2 2018 XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Vol. 3, no. 2 2018 XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

ISNN 2500-1582

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND ENVIRONMENT PROTECTION

В следующей серии опытов в синтетическую среду № 1, содержащую в качестве источника углерода натрий лимоннокислый, добавляли более низкие концентрации мочевины - 0,15 и 0,25 г/дм3. Динамика роста штамма Rhodococcus Бр. Дч1 в испытуемых средах являлась сопоставимой. На шестые сутки в средах с 0,15 и 0,25 г/дм3 мочевины показатели роста культуры

оказались близки - 0,94±0,01 и 1,05±0,09 ед., соответственно. В среде с добавлением 0,5 г/дм3 мочевины оптическая плотность была несколько ниже и составляла 0,76±0,06 ед. Таким образом, изменение концентрации мочевины в диапазоне от 0,15 до 0,5 г/дм3 не оказывало существенного влияния на рост культуры Дч1 (рис. 5).

1,2

е

л

т с

о S

т

о

ч в

я

а

к с е

т

0,8

0,6

0,4

0,2

—♦ — Синтетическая среда 1 + натрий лимоннокислый + мочевина 0,15 г/л +Дч1

—■— Синтетическая среда 1 + натрий лимоннокислый + мочевина 0,25 г/л +Дч1

—а-— Синтетическая среда 1 + натрий лимоннокислый + мочевина 0,5 г/л +Дч1

2

Время, сутки

Синтетическая среда 1 + мочевина +Дч1

Синтетическая среда 1 + натрий лимоннокислый

+Дч1

Синтетическая среда 1 + Дч1

1

0

0

1

3

6

Рис. 5. Динамика роста штамма Rhodococcus sp. Дч1 в синтетической среде № 1 с натрием лимоннокислым (5 г/дм3) и различным содержанием мочевины (0,15; 0,25; 0,5 г/дм3) Fig. 5. Dynamics of growth of strain Rhodococcus sp. Dch1 in synthetic medium 1 with sodium citrate (5 g/dm3) and a different amount of urea (0,15; 0,25; 0,5 g/dm3)

Заключение

Полученные результаты экспериментальных исследований показали, что наиболее перспективным из изученных штаммов является Rhodococcus Бр. Дч1, выделенный из кишечного тракта E. fetida. Эта культура способна к росту на средах, содержащих в качестве единого источника

углерода и энергии подсолнечное масло, свиной жир, маргарин. Штамм способен расти в среде с 0,15; 0,25 и 0,5 г/дм3 мочевины при использовании в качестве источника углерода солей органических кислот (натрий лимоннокислый, натрий яблочно-кислый).

Том 3, № 2 2018 XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Vol. 3, no. 2 2018 XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

ISNN 2500-1582

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND ENVIRONMENT PROTECTION

1. Mittal A. Biological Wastewater Treatment. Water Today, 2011, no. 1, рр. 32-44.

2. Berrio-Restrepo J.M., Saldarriaga J.C., Correa M.A., Aguirre N.J. Extracellular enzymatic activity of two hydrolases in wastewater treatment for biological nutrient removal. Appl. Microbiol. Biotechnol, 2017, vol. 101, is. 19, рр. 7385-7396. DOI: https://doi.org/ 10.1007/s00253-017-8423-1.

3. Orhon D., Babuna F.G., Karahan O. Industrial wastewater treatment by activated sludge. IWA Publishing, London, 2009. 400 р.

4. Friedler E., Butler D., Alfiya Y. Wastewater composition. In: Source Separation and Decentralization for Wastewater Management. Larsen T.A., Udert K.M., Lienert J. (eds). IWA Publishing, London, 2013, pp. 241-257.

5. Самсонова А.С., Глушень Е.М., Чирикова М.С., Петрова Г.М. Микроорганизмы для интенсификации очистки сточных вод от жировых веществ. Минск: Институт микробиологии НАН Беларуси, 2012. Т. 4. С. 250-259.

6. Вохмин В.С., Линкевич А.С., Касаткин В.В., Литви-нюк Н.Ю. Разработка технологической линии утилизации биомасс животного и растительного происхождения [Электронный ресурс]. URL: http://ej.kubagro.ru/2011/09/pdf/30.pdf (11.02.2018).

7. Пискаева А.И. Анализ способов переработки сельскохозяйственных органических отходов на примере куриного помета [Электронный ресурс]. URL: http://aeconomy.ru/science/agro/analiz-sposobov-pererabotki-selskokh/ (11.02.2018).

8. Галимзянова Н.Ф., Логинов О.Н., Поскрякова Н.В., Силищев Н.Н. Использование бактерий рода Serratia для утилизации жиров // Экология и про-

кий список

мышленность России. 2008. № 3. С. 34-35.

9. Peil G.H., Kuss A.V., Rave A.F., Villarreal J.P., Her-nandes Y.M., Nascente P.S. Bioprospecting of lipolytic microorganisms obtained from industrial effluents. Ап-nals of the Brazilian Academy of Sciences, 2016, vol. 88, is. 3, рр. 1769-1779.

DOI: https://doi.org/10.1590/0001 -3765201620150550.

10. Odeyemi A.T., Aderiye B.I., Bamidele O.S. Lipolytic Activity of some Strains of Klebsiella, Pseudomonas and Staphylococcus spp. from Restaurant Wastewater and Receiving Stream. J. of Microbiology Research, 2013, vol. 3, is. 1, рр. 43-52.

DOI:

https://doi.org/10.59 237j.microbiology.20130301.07.

11. Qiao Y., Zhao X., Zhu J., Tu R., Dong L., Wang L., Dong Z., Wang Q., Du W. Fluorescence-activated droplet sorting of lipolytic microorganisms using a compact optical system. Lab on a Chip, 2017, vol. 18, is. 1, рр. 190-196. DOI: https://doi.org/10.1039/c7lc00993c.

12. Phang I.R.K., Chan Y.S., Wong K.S., Lau S.Y. Isolation and characterization of urease-producing bacteria from tropical peat. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 2018, vol. 13, рр. 168-175. DOI: https://doi.org/10.1016/j.bcab.2017.12.006.

13. Konieczna I., Zamowiec P., Kwinkowski М., Kolesinska В., Fr^czyk J., Kaminski Z., Kaca W. Bacterial Urease and Its Role in Long-Lasting Human Dis-eases.Current Protein & Peptide Science, 2012, vol. 13, is. 8, pp. 789-806. DOI: https://doi.org/10.2174/ 138920312804871094.

14. Нетрусов А.И., Егорова М.А., Захарчук Л.М. [и др.]. Практикум по микробиологии. М.: Академия, 2005. 608 с.

References

1. Mittal A. Biological Wastewater Treatment. Water Today, 2011, no. 1, pp. 32-44.

2. Berrio-Restrepo J.M., Saldarriaga J.C., Correa M.A., Aguirre N.J. Extracellular enzymatic activity of two hydrolases in wastewater treatment for biological nutrient removal. Appl. Microbiol. Biotechnol, 2017, vol. 101, is. 19, pp. 7385-7396. DOI:

https://doi.org/10.1007/s00253-017-8423-1.

3. Orhon D., Babuna F.G., Karahan O. Industrial wastewater treatment by activated sludge. IWA Publishing, London, 2009. 400 p.

4. Friedler E., Butler D., Alfiya Y. Wastewater composition. In: Source Separation and Decentralization for Wastewater Management. Larsen T.A., Udert K.M., Lienert J. (eds). IWA Publishing, London, 2013, pp. 241-257.

5. Samsonova A.S., Glushen E.M., Chirikova M.S., Pe-trova G.M. Mikroorganizmy dlya intensifikacii ochistki stochnyh vod ot zhirovyh veshchestv [Microorganisms

for intensification of wastewater treatment from fatty substances]. Minsk, Microbiology Institute of NAS of Belarus Publ., 2012, vol. 4, pp. 250-259. (In Russian).

6. Vokhmin S.V., Linkevich S.A., Kasatkin V.V., Litvinyuk N.Yu. Razrabotka tekhnologicheskoj linii uti-lizacii biomass zhivotnogo i rastitel'nogo pro-iskhozhdeniya [The development of technology-cal line of utilization of biomasses of plant and animal origin]. Available at: http://ej.kubagro.ru/2011/09/pdf/30.pdf (accessed on 11 February 2018).

7. Piskareva A.I. Analiz sposobov pererabotki sel'sko-hozyajstvennyh organicheskih othodov na primere ku-rinogo pometa [Analysis of methods of processing of agricultural organic waste, for example chicken manure]. Available at:

http://aeconomy.ru/science/agro/analiz-sposobov-pererabotki-selskokh~ (accessed on 11 February 2018).

8. Galimzyanova N.F., Loginov O.N., Poskryakova N.O., Silishchev N.H. Ispol'zovanie bakterij roda Serra-

Том 3, № 2 2018 XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Vol. 3, no. 2 2018 XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

ISNN 2500-1582

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND ENVIRONMENT PROTECTION

Hü

tia dlya utilizacii zhirov [Use of bacteria of the genus Serratiadlya for utilization of fats]. Ekologiya i promysh-lennost' Rossii [Ecology and industry of Russia], 2008, no. 3, pp. 34-35. (In Russian).

9. Peil G.H., Kuss A.V., Rave A.F., Villarreal J.P., Her-nandes Y.M., Nascente P.S. Bioprospecting of lipolytic microorganisms obtained from industrial effluents. Annals of the Brazilian Academy of Sciences, 2016, vol. 88, is. 3, рр. 1769-1779. DOI: https://doi.org/10.1590/0001-3765201620150550.

10. Odeyemi A.T., Aderiye B.I., Bamidele O.S. Lipolytic Activity of some Strains of Klebsiella, Pseudomonas and Staphylococcus spp. from Restaurant Wastewater and Receiving Stream. J. of Microbiology Research, 2013, vol. 3, is. 1, рр. 43-52. DOI: https://doi.org/10.59237j.microbiology.20130301.07.

11. Qiao Y., Zhao X., Zhu J., Tu R., Dong L., Wang L., Dong Z., Wang Q., Du W. Fluorescence-activated drop-

Критерий авторства

Черных И.Б., Белоус Д.В., Вятчина О.Ф. имеют равные авторские права. Черных И.Б. несет ответственность за плагиат.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в этой работе.

let sorting of lipolytic microorganisms using a compact optical system. Lab on a Chip, 2017, vol. 18, is. 1, pp. 190-196. DOI: https://doi.org/10.1039/c7lc00993c.

12. Phang I.R.K., Chan Y.S., Wong K.S., Lau S.Y. Isolation and characterization of urease-producing bacteria from tropical peat. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 2018, vol. 13, pp. 168-175. DOI: https://doi.org/10.1016/j.bcab.2017.12.006.

13. Konieczna I., Zamowiec P., Kwinkowski M., Kolesinska B., Fr^czyk J., Kaminski Z., Kaca W. Bacterial Urease and Its Role in Long-Lasting Human Dis-eases.Current Protein & Peptide Science, 2012, vol. 13, is. 8, pp. 789-806. DOI: https://doi.org/10.2174/ 138920312804871094.

14. Netrusov A.I., Egorova M.A., Zaharchuk L.M., [etc]. Praktikum po mikrobiologii [Workshop on Microbiology]. Moscow, Academia Publ., 2005. 608 p. (In Russian).

Contribution

Chernykh I.B., Belous D.V., Vyatchina O.F. have equal author's rights. Chernykh I.B. bears the responsibility for plagiarism.

Conflict of interests

The authors declare no conflict of interests regarding the publication of this article.

ISNN 2500-1582

Том 3, № 2 2018 XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Vol. 3, no. 2 2018 XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY