CC BY
87
УДК 579.26 + 665.7
БИОПОВРЕЖДЕНИЕ СМАЗОЧНЫХ МАСЕЛ В УСЛОВИЯХ ХРАНЕНИЯ
В.М. ФАРЗАЛИЕВ, д.х.н., проф., академик НАН Азербайджана Э.Р. БАБАЕВ, к.х.н., н.с.
Институт химии присадок им. акад. А.М. Кулиева НАН Азербайджана (Азербайджанская Республика, AZ 1029, г. Баку, Беюкшорское шоссе, квартал 2062). E-mail: aki05@mail.ru; E-mail: elbeibabaev@yahoo.de
К.И. АЛИЕВА, н.с. кафедры физической и коллоидной химии
Бакинский государственный университет (Азербайджанская Республика, AZ 1148, г.
Баку, ул. З. Халилова, д. 23). E-mail: amishka.ak@mail.ru
О.Ю. ПОЛЕТАЕВА, д.т.н., доцент
Э.М. МОВСУМЗАДЕ, д.х.н., проф., чл.-корр. РАО
ФГБОУ ВО Уфимский государственный нефтяной технический университет (Россия, 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, д. 1). E-mail: EldarMM@yahoo.com Г.Ю. КОЛЧИНА, к.х.н., доцент кафедры химии и химической технологии ФГБОУ ВПО Стерлитамакский филиал Башкирского государственного университета (Россия, 453103, Республика Башкортостан, г. Стерлитамак, ул. Ленина, д. 47а). E-mail: kolchina.GYu@mail.ru
Масла и смазки, применяемые в различных отраслях промышленности, в условиях повышенной влажности и при наличии загрязнений могут подвергаться микробиологическому повреждению. Степень загрязнения смазочных масел микроорганизмами зависит от условий их хранения и транспортировки, причем, в зависимости от этих условий изменяется, не только качественный, но и количественный состав микрофлоры. Проведены исследования по обнаружению, выделению и изучению углеводородокисляющих микроорганизмов, содержащихся в некоторых смазочных маслах (И-12А, М-8, М-10, М-12, Т-46, АК-15), хранящихся в разных условиях. Показано, что присутствующая микрофлора представлена, в основном, бактериальнами формами. Выявлено, что выделенные штаммы по сравнению с тест-организмами лабораторной коллекции более интенсивно поражают исследуемые масла. В лабораторных экспериментах оценивали изменения (увеличение) численности изолятов бактериальных культур за время эксперимента. Показано, что наибольшая активность выявлена для культур Pseudomonas fluorecenses, наименьшая - для культур - Mycobacterium lacticolum.
Ключевые слова: масла, биоповреждения, бактерии, углеводородокисляющие микроорганизмы.
М:
асла и другие смазочные материалы, применяемые в различных отраслях промышленности, не стойки к воздействию микроорганизмов [1]. Известно, что из воздуха, почвы и воды микроорганизмы легко попадают в смазочные масла и при определенной температуре, влажности (0,01-0,02% воды) и наличии минеральных загрязнений их отдельные группы активно развиваются, поскольку ингредиенты смазочных масел могут служить им источником питания [2]. В результате деятельность микроорганизмов приводит к разложению масел, а также повреждению контактирующих с ними материалов и конструкций [3]. Таким образом, смазочные масла становятся непригодными к употреблению по прямому назначению. Степень загрязнения исследуемых смазочных масел микроорганизмами зависит от условий хранения и транспортировки их, причем, в зависимости от этих условий изменяется не только качественный, но и количественный состав микрофлоры. Многочисленные исследования отечественных и зарубежных исследователей свидетельствуют о том, что наиболее действенный способ борьбы с биологическими поражениями масел является применение антимикробных присадок - биоцидов [4]. Однако, используемые в качестве биоцидов присадки, помимо способности подавлять рост микроорганизмов не должны отрицательно влиять на физико-химические свойства масел.
Цель работ - обнаружение и выделение микроорганизмов, повреждающих некоторые смазочные масла и изучение их способности утилизировать углеводороды масел в качестве единственного источника углерода и энергии.
Материалы и методы - объектами наших исследований служили масла: индустриальное марки И-12А; моторные (М-8; М-11, М-12), турбинное - Т-1500.
Их биостойкость определялась по ГОСТ 9.052-88 и ГОСТ 9.082-77. Из проб масел, хранящихся в различных условиях, были выделены штаммы бактериальных и грибковых культур.
Для выделения смеси микроорганизмов использовали метод накопительной культуры углеводородокисляющих бактерий. В колбу емкостью 250-300 мл наливали 100 мл жидкой минеральной питательной среды состава, (г/л): К2НР04 - 0,5; М^04. 7Н20 - 0,3; FeCl3 - 0,01; N8^ - 0,1; СаС12 - 0,1; N8NO3 - 2,5; дистиллированная вода - 1000 мл.
В качестве единственного источника углерода добавляли 1 г масла. Инкубирование проводили на качалке 180 об/мин в течение 6-7 суток при температуре 30 °С. После инкубирования из этой колбы делали посев на твердую питательную среду МПА. Через 3-4 дня производили визуальное описание колоний микроорганизмов разной формы и цвета.
Рис. 1. Углеводородокисляющая активность микроорганизмов в различных маслах
I
Рис. 2. Динамика роста углеводородокисляющих бактерий: 1 - Pseudomonas fluorecenses; 2 - Pseudomonas auruginosa; 3 - Mycobacterium lacticolum
3 10 17 24 31 38 45 52 59 сутки
Таблица 1
Численность изолятов микроорганизмов
Масло Количество бактерий (МПА) Количество грибов (СА)
И-12А
М-8 45.105 78 . 104
М-11 17 . 107 -
М-12 19 . 107
Т-1500 14.105
После получения чистых культур их выращивали при температуре 28 °С в течение трех дней.
Количественный учет и последующее выделение микроорганизмов проводили чашечным методом на питательных средах [5].
Активность роста бактериальных культур оценивалась по степени деструкции (рис. 1) масел и количеству накапливаемой сухой биомассы. Концентрацию бактериальной биомассы определяли весовым методом после неоднократной промывки гексаном и сушки до постоянного веса.
Результаты и их обсуждение. Из проб, отобранных нами из хранящихся в различных условиях масел, были обнаружены и выделены штаммы бактериальных и грибковых культур. Численность микроорганизмов в различных маслах была разная (табл. 1). Присутствующая микрофлора представлена, в основном, бактериальными формами.
Из результатов исследований следует, что максимальное количество микроорганизмов характерно для масел М-11 и М-12. Присутствующая микрофлора масел представлена, в основном, бактериальными формами.
Из масел были выделены наиболее часто встречающиеся микроорганизмы: бактерии - Pseudomonas fluorecences, Pseudomonas aeruginosa, Nocardia, Mycobacteriun lacticolium, Cladosporium resinae.
Таблица 2
Рост бактерий на маслах
Бактерии Рост на масле
И-12 | М-8 | М-11 | М-12 | Т-1500 | АК-15 | Т-46
1 Pseudomonas fluorences:
Коллекционный 2 2 2 2 1 1 1
Выделенный 3 3 2 3 2 2 1
2 Pseudomonas aeruginosa:
Коллекционный 1 2 1 1 1 1
Выделенный 2 3 3 2 1 1 1
3 Rhodococcus luteus:
Коллекционный 1 1 1 1 1 1 1
Выделенный 2 2 3 2 2 1
4 Rhodococcus otythopolis:
Коллекционный 1 1 1 1 1 1 0
Выделенный 1 2 2 2 1 1 1
5 Mycobacterium lacticolum:
Коллекционный 0 1 0 1 1 1 1
Выделенный 1 1 1 1 1 2 1
6 Смесь бактерий:
Pseudomonas aeruginose + Mycobacterium lacticolum
Коллекционный 2 2 2 1 1 1 1
Выделенный 3 3 3 2 1 2 1
Таблица 3
Рост грибов на маслах
Штамм микроскопичес-ких грибов Рост на масле, баллы
И-12А М-8 М-11 Т-1500 АК-15 Т-46
Aspergillus niger:
из коллекции 2 2 1 0 1 -
выделенный 3 3 2 1 2 -
Penicillium chrysogenum:
из коллекции 2 10 0 1
выделенный 3 2 10 2
Смесь грибов:
из коллекции 2 2 0 0 1 +
выделенный 3 3 2 1 2 -
Таблица 4
Изучение углеводородокисляющих способностей микроорганизмов в жидких средах
Культура Концентрация масла рН Биомасса, % Степень утилиза-ции,5
До опыта После опыта
Масло И-12
Pseudomonas fluorecenses
0,5 1,0 1,5
7,0 7,0 7,0
6,0 7,2 6,8
250 325 310
40 68 50
0,5 7,0 6,0 180 36
Pseudomonas Aeruginosa 1,0 7,0 6,8 270 60
1,5 7,0 7,5 250 45
0,5 7,2 7,0 120 32
Mycobacterium lacticolum 1,0 7,2 7,2 150 40
1,5 7,2 7,0 156 42
Масло М-8
Pseudomonas fluorecenses 0,5 7,0 7,0 300 60
1,0 7,0 6,8 370 64
1,5 7,0 7,2 420 45
0,5 7,0 7,0 176 32
Pseudomonas Aeruginosa 1,0 7,0 7,2 260 40
1,5 7,0 6,8 240 38
0,5 7,0 6,5 115 32
Mycobacterium lacticolum 1,0 7,0 6,8 160 43
1,5 7,0 6,8 150 40
Масло М-11
Pseudomonas fluorecenses 0,5 7,0 6,4 200 50
1,0 7,0 7,2 250 56
1,5 7,0 7,0 270 42
0,5 7,0 7,0 180 32
Pseudomonas Aeruginosa 1,0 7,0 7,0 230 40
1,5 7,0 200 30
0,5 7,0 100 28
Mycobacterium lacticolum 1,0 7,0 120 26
1,5 7,0 82 17
В лабораторных экспериментах оценивалась способность микроорганизмов (выделенных из масел и коллекционных) использовать углеводороды исследуемых масел в качестве единственного источника углерода (рис. 2). По биостойкости масел под воздействием чистых культур, выделенных грибов и бактерий визуально была определена агрессивность последних.
Поражение масел грибами и бактериями условно оценивали по четырехбальной шкале: 0 - отсутствие роста микроорганизмов, 3 - зарастание смазочного материала; 2 - промежуточное значение степени поражения.
Выявлено, что выделенные штаммы по сравнению с тест-организмами лабораторной коллекции более интенсивно поражают исследуемые масла (табл. 2, 3).
Из данных табл. 3 следует, что штамм Aspergillus niger развивается на всех испытуемых образцах, а его коллекционный аналог - только на 3-х. Штаммы Penicillium chrysogenum развивались на 4-х образцах, их коллекционные аналоги -соответственно, на 3-х. Степень зарастания масел составляла в основном 3 балла, а коллекционные - только 1 и 2.
Исходя из результатов исследований, рекомендуется использовать новые, более активные культуры
Таблица 5
Изменение численности изолятов бактериальных культур за время эксперимента
Количество суток Количество углеводородокисляющих микроорганизмов, кл/мл Масло М-8
Pseudomonas fluorecenses Pseudomonas aeruginosa Mycobacterium lacticoium
3 15 . 104 39.104 20 . 104
10 21 105 13.105 32 . 104
17 32 106 22.106 62 . 104
24 42 107 19.107 19 . 105
31 57 108 11.108 67 . 105
38 15 109 52 .108 53 . 106
45 51 109 9 . 107 13 . 106
52 17 107 25.106 72 . 105
59 27 106 7 . 105 83 . 104
микроорганизмов (выделенные из объекта заражения). Это позволит подтвердить оценку биопоражаемости исследуемых материалов.
Использование различных концентраций масел при культивировании позволило определить оптимальный объем масла для максимального выделения микроорганизмов, способных поражать данные субстраты. Наиболее пригодными оказались концентрации 1,0-1,2 % масс.
Далее в лабораторных экспериментах оценивали способность выделенных микроорганизмов разлагать углеводороды масел в качестве единственного источника углерода, а также изменение численности изолятов бактериальных культур за время эксперимента (табл. 4 и 5). Для проведения эксперимента использовано 3 вида смазочных масел: И-12, М-8 и М-11 и 3 гетеротрофных изолятов углеводоро-докисляющих бактерий, коллекционных аналогов бактерий: Pseudomonas fluorecense, Pseudomonas aerugenosa. Myucobacterium lacticolum (табл.4).
Из результатов эксперимента, представленных в табл. 4 следует, что наиболее активно используются исследуемые
масла изолятами рода Pseudomonas. Значения численности соответственно 51-109-62-108 кл/мл. Численность бактерий Mycobacterium lacticolum при культивировании в исследуемых маслах остается минимальной по сравнению с другими культурами на протяжении всего времени эксперимента 32-104-13-102.
В табл. 5 приведены результаты изучения динамики роста численности исследуемых изолятов бактериальных культур в течение проведенного эксперимента.
Масло М-8 в концентрации 0,1% стимулирует рост изолята Pseudomonas fluorecenses - численность резко повышается на 45 сутки эксперимента. Пик численности приходится на 45 сутки. Mycobacterium lacticolum показывает более стабильные результаты в течении эксперимента и значения численности к окончанию эксперимента повышаются в меньшей степени. Пик численности приходится на 38 сутки.
Из результатов исследований можно отметить значительно превышающую активность культур Pseudomonas fluorecenses при культивировании с маслом М-8 по сравнению с культурами Pseudomonas aeruginosa и Mycobacterium lacticolum.
Пик численности у Pseudomonas aeruginosa наблюдается на 31 сутки эксперимента. Следует отметить превышающую активность культур рода Pseudomonas при культивировании с маслом М-8 по сравнению с культурами рода Mycobacterium.
Из результатов проведенных экспериментов на различных маслах И-12А, М-8, М-11, М-12 и Т-1500 следует, что наибольшая активность выявлена для культур Pseudomonas fluorecenses, наименьшая - для культур Mycobacterium lacticolum. Показано, что все использованные культуры имеют тенденцию роста (увеличение численности) в течение эксперимента. Добавление нефтепродукта является причиной более высокой численности бактерий, т.е. исследованные культуры способны активно усваивать углеводород нефтепродуктов.
Из данных табл. 5 и рис. 2 можно отметить, что в начальной стадии эксперимента число клеток бактерии было: 1 -15-104; 2 - 38-104; 3 - 20-104 кл/мл. В дальнейшем в результате повышения скорости деления клеток на 38-45 сутки количество их увеличивается и достигает до: 1 - 59-109; 2 -52-108; 3 - 53-106. Далее скорость роста падает и количество микроорганизмов уменьшается до 1 - 27-106; 2 - 7-105; 3 - 83-104 кл/мл.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Защита от коррозии, старения и биоповреждений / Под ред. А.А. Герасименко. М.: Машиостроение, 1987. Т. 1, 688 с.
2. Ильичев В.Д. Биоповреждения: Учеб. пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1987. 352 с.
3. Михайлова Л.К. и др. Биоповреждения нефтяных топлив в эксплуатационных условиях // Биохимические основы защиты промышленных материалов от биоповреждений: Межвузовский сб. Горький: Горьковский государственный университет, 1987. С. 57-63.
4. Благник Р., Занова В. Микробиологическая коррозия. М., Л.: Химия, 1965. 232 с.
5. Методы почвенной микробиологии и биохимии / Под ред. Д.Г. Звягинцева. М.: Изд-во МГУ, 1980. 224 с.
BIO-DETERIORATION OF LUBRICATING OILS IN STORAGE CONDITIONS
FARZALIYEV V.M., Dr. Sci. (Chem.), Prof. BABAYEV E.R., Cand. Sci. (Chem.), Senior Researcher
Institute of Chemistry of Additives after Academician A.M. Guliyev (Azerbaijan Republic, AZ1029, Baku, Beyukshor Highway, Block 2062 ). E-mail: aki05@mail.ru, Email: elbeibabaev@yahoo.de
ALIYEVA K.I., Researcher, Department of Physical and Colloid Chemistry Baku State University (Azerbaijan Republic,
AZ1148, Baku Z. Halilov, 23 )
POLETAEVA O.YU., Dr. Sci. (Tech.), Assoc. Prof.
MOVSUMZADE E.M., Corresponding Member Russian Academy of education, Dr. Sci. (Chem.), Prof. Ufa State Petroleum Technological University (USPTU) (1, Kosmonavtov St., 450062, Ufa, Russia). E-mail: EldarMM@yahoo.com
—-, 4
KOLCHINA G.YU., Cand. Sci. (Chem.), Assoc. Prof. of the Department of Chemistry and Chemical Technology Federal State-Funded Educational Institution of Higher Professional Education Sterlitamak branch of Bashkir State University (47 a, Lenin St., 453103, Sterlitamak, Russia). Е-mail: kolchina.GYu@mail.ru ABSTRACT
Oils and greases used in various industries in conditions of high humidity and in the presence of contamination can undergo microbiological damage. The degree of contamination of lubricating oils by microorganisms depends on conditions of their storage and transportation and due to these conditions the qualitative as well as quantitative microflora composition changes. There has been conducted research in detection, isolation and study of hydrocarbon-oxidizing microorganisms in some lubricating oils (I-12A, M-8, M-10, M-12, T-46, AK-15) stored in different conditions. It is shown that the presence of microflora is mainly represented by bacterial forms. It revealed that the isolated strains compared with the test organisms in laboratory collection more intensively strike the studied oils. In laboratory experiments the changes (increase) of the number of isolates bacterial cultures were evaluated during the experiment. It is shown that the highest activity was observed for cultures of Pseudomonas fluorecenses, the lowest is for cultures of Mycobacterium lacticolum. Keywords: oils, bio-deterioration, bacteria, hydrocarbon-oxidizing microorganisms. REFERENCES
1. Zashchita ot korrozii, stareniya ibiopovrezhdeniy [Protection against corrosion, aging and bio-deterioration]. Moscow, Mashiostroyeniye Publ., 1987, vol. 1. 688 p.
2. Il'ichev V.D. Biopovrezhdeniya [Bio-deteriorations]. Moscow, Vysshaya shkola Publ., 1987. 352 p.
3. Mikhaylova L.K. Biokhimicheskiye osnovy zashchity promyshlennykh materialov ot biopovrezhdeniy [The biochemical basis for the protection of industrial materials from biological damage]. Gorky, Gor'kovskiy gosudarstvennyy universitet Publ., 1987. pp. 57-63.
Blagnik R., Zanova V. Mikrobiologicheskaya korroziya [Microbiological corrosion]. Moscow, Leningrad, Khimiya Publ., 1965. 232 p.
5. Metody pochvennoy mikrobiologii ibiokhimii [Methods of Soil Microbiology and Biochemistry]. Moscow, MGU Publ., 1980. 224 p.
