CC BY
143
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _____________________________________2010, том 53, №4__________________________________
БИОТЕХНОЛОГИЯ
УДК 631.445.122.54-183
М.Н.Абдусалямова, Ф.С.Шаропов, член-корреспондент АН Республики Таджикистан К.А.Алиев
БИОСОРБЦИЯ НЕКОТОРЫХ ИОНОВ МЕТАЛЛОВ БИОМАССОЙ ГРИБА ВЕШЕНКИ - РЬЕиЯОГт 08ТЯЕАТШ Ь.
Институт химии им. В.И.Никитина АН Республики Таджикистан,
Институт физиологии растений и генетики АН Республики Таджикистан
В результате проведенных исследований показано, что биомасса гриба вешенки обыкновенной является высокоэффективным биосорбентом тяжелых металлов - меди, серебра и ртути (7397%). Это может послужить основой для разработки промышленной технологии по сорбции этих металлов биосорбентом, полученным из биомассы этого гриба.
Ключевые слова: Р1еи^ш ostreatus - биосорбция - получение биомассы - уравнение Ленгмюра.
В ряде стран активно разрабатываются биотехнологические методы использования биосорбентов для извлечения металлов из разбавленных растворов гидрометаллургических установок, природных и сточных вод[1-3].
Особое внимание уделяется разработке нетрадиционных методов извлечения металлов, в частности биосорбции с помощью микроорганизмов. Так, используются эффективные естественные биосорбенты металлов на основе микроорганизмов различных таксономических групп - бактерий, актиномицетов, грибов и микроводорослей [1-4].
Биосорбция металлов мицелиальними грибами обусловлена их взаимодействием с клеточной стенкой [1]. Основными компонентами клеточных стенок мицелиальных грибов являются полиами-носахариды и глюканы. В последние годы эта группа полисахаридов вызывает большой интерес, что обусловлено их высокой способностью к комплексобразованию и в связи с этим возможностью их использования в качестве сорбентов.
Представляет интерес выявление сорбционной способности по отношению к катионам тяжелых металлов биомассы гриба вешенки обыкновенной (Р1еи^ш ostreatus Ь), широко распространенной в природе. В природных условиях они растут только в течение марта- мая на хорошо освещенных и богатых питательными веществами почвах. В Институте физиологии растений и генетики Академии наук Республики Таджикистан налажено круглогодичное выращивание этого гриба и отработан цикл получения мицелия. В процессе выращивания грибов в большом количестве остаются отходы, которые могут быть подходящим субстратом для биотехнологических разработок, в частности с целью сорбции металлов в промышленном масштабе, что практически остаётся не изученным.
Адрес для корреспонденции: Абдусалямова Максуда Негматуллоевна. 734063, Республика Таджикистан, г. Душанбе, ул. Айни, 299/2, Институт химии АН РТ. E-mail: [email protected]
Целью данной работы явилось изучение сорбции ионов меди (Си2), ртути (^+2), серебра (Ag+1) и гексахлоростибиумата ( [8ЬС16]3") биомассой культуры вешенки обыкновенной.
Условия эксперимента
Для получения биомассы мицелия гриба Р1еи^ш ostreatus использовали питательную среду, содержащую 1.5 г агара на 100 г овсяного отвара. Смесь доводили до кипения для полного расплавления агара. Затем смесь разливали в пробирки размером 1.6х22 см, разливали по 4-5 мл и закрывали ватно-марлиевыми пробками. Пробирки с агаром стерилизовали в автоклаве при 1.4 атм. в течение 40 мин. После охлаждения пробирки хранили в холодильнике. В период плодоношения гриба отбирали здоровое чистое плодовое тело. Отбор осуществляли следующим образом. Плодовое тело поддерживали сверху ватным тампоном, смоченным 96% -ным этиловым спиртом. Стерильным пинцетом брали кусочек ткани гриба и затем переносили в пробирки с питательной средой. Необходимые кусочки гриба помещали сверху на агаризированную питательную среду. Все операции проводили в ламинар - боксе. Пробирки с кусочком гриба переносили в термостат при температуре 25 ... 28 о С и выдерживали в течение 15-20 суток. По истечении этого периода происходит образования массы мицелия на чистой культуральной среде.
Сорбционные свойства биомассы изучали на примере модельных растворов ионов Си2, ^2, Ag+1 и [8ЬС16]3" при соотношении сорбент : растворы, равным 1:10 (по массе).
Степень извлечения ионов металла Х (%) рассчитывали по формуле:
С-Се)х100%
(% а ’
где С! - концентрация раствора до контактирования с сорбентом, ммол/см3; Се - равновесная концентрация раствора до контактирования с сорбентом, ммол/см3.
Результаты и их обсуждение
Процесс извлечения катионов биосорбентами представляет собой совокупность реакций ионного обмена и комплексообразования. В структуре компонентов клеточных стенок гриба вешенки
обыкновенной имеются различные функ-ционалные группы (карбоксилные, аминогруппы), которые при определенных условиях могут быть центрами сорбции ионогенных веществ, функционирующими по принципу ионообменного механизма.
Исследование влияния исходной концентрации катионов тяжелых металлов на их сорбцию мы проводили в области концентраций 2.5-20 ммол/см3. Степень извлечения ионов металла приведена на рисунке.
Рис. Степень извлечения ионов металлов, %.
---
120 100 80 60 40 20 0
Си+2 Нд+2 Ад+1 [БЬС!6]3-
82 73 97, 5
Как видно из рисунка, степень извлечения катионов Ag+1 ,Си2 и ^2 биомассой из растворов, содержащих только один металл, составила 97, 86 и 73% соответственно. Биосорбенты связывают серебро в больших количествах, чем медь и ртуть. Полученные результаты свидетельствуют о том, что биомасса вешенки активно сорбирует катионы Ag+1 ,Си2 и ^2. Результаты экспериментов по сорбции ионов [8ЬС16]3" показали, что этот ион практически не сорбируется. На наш взгляд, это зависит от того, что ионы [8ЬС16]3" имеют большой размер и не могут проникать сквозь оболочку клетки, то есть их размер больше, чем размер пор в оболочке клетки.
Анализ изотерм сорбции катионов из модельных растворов биосорбентами показал, что они хорошо описываются уравнением Ленгмюра
г_Гпр х се
Се + а ’
где Г - адсорбция, ммоль/г; Гпр - предельная величина удельной адсорбции, ммоль/г; Се - равновесная концентрация, ммол/см3; а - отношение скоростей десорбции и адсорбции.
Результаты, представленные в таблице, свидетельствуют о том, что для биомассы иешенки характерны высокие значения коэффициента Гпр , что указывает на высокую интенсивность сорбции катионов.
Таблица
Значение коэффицентов уравнения Ленгмюра при сорбции катионов меди и серебра
биомассой вешенки
Катион Гпр а
Cu+2 0.7 0.047
Ag+1 0.4 0.028
Таким образом, в результате проведенных нами исследований показано, что биомасса гриба вешенки обыкновенной является высокоэффективным биосорбентом тяжелых металлов - меди, серебра и ртути (73-97%). Это можно послужить основой для разработки промышленной технологии по сорбции этих металлов биосорбентом, полученным из биомассы этого гриба.
Работа проведена при финансовой поддержке Международного научно-технического центра, проект Т - 1598.
Поступило 12.02.2010 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Машукова Н.В., Миронов Н.В., Лоскутов С.Р. - Биотехнология, 2004, №4, с.60-66.
2. Давилова Е.Г., Каспарова С.Г. - Микробиология, 1992, т.61, в.5, с. 838-842.
3. Suh J.H., Kim D.S. et. al. - Biothechnol. Lett., 1998, v.20, №4, pp. 153-156.
4. Riardah C., Bustard M. et al. - Biothechnol. Lett., 1997, v. 19, №4, pp. 385-387.
5. Маркова М.Е., Урьяш В.Ф. и др. - Вестник Нижегородского университета им. Н.И.Лобачевского, 2008, № 6, с. 118-124.
М.НАбдусаломова, Ф.С.Шаропов , КААлиев*
БИOСOРБCИЯИ БAЪЗЕ ИOНХOИ МЕТAЛЛ БO БИOМAССAИ PLEUROTUS OSTREATUS
Институти химияи ба номи В.И.Никитини Академияи илмх;ои Цум^урии Тоцикистон, *Институти физиологияирастани ва генетикаи АИ Цум^урии Тоцикистон
Натичах,ои тадкикот нишон доданд, ки биомассаи замбуруги Pleurotus ostreatus биосор-бенти xy6 барои металх,ои мис, нyкра ва симоб мебошад. Бузургих,ои мyодилаи Ленгмюр аз шиддатнокии суърати чазбшавии катионх,о дарак медихднд.
Калима^ои калиди: Pleurotus ostreatus - биосорбсия - хосил кардани биомасса - муодилаи Ленгмюр.
M.N.Abdusalamova, F.S.Sharopov, K.A.Aliev*
BIOSORPTION OF SOME IONS OF METALS BY BIOMASS OF PLEUROTUS OSTREATUS
V.I.Nikitin Institute of Chemistry, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan,
Institute of Plant Physiology and Genetic, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan Result of study have shown that Momass of phungi of Pleurotus ostreatus is good WosoAent for heavy metals of copper, silver and mercury. Constants of Lengmuir equation noted about intensively of rate of sorption of cations of metals.
Key words: Pleurotus ostreatus - biosorption - preparation of biomass - Lengmuir equation.
