CC BY
47
Серия «Биология. Экология» И З В Е С Т И Я
2008. Т. 1, № 1. С. 14—17 Иркутского
Онлайн-доступ к журналу: государственного
http://isu. ru/izvestia университета
УДК 574.64 + 579.6 + 663.1
Использование дрожжей Saccharomyces cerevisiae для биотестирования нефтезагрязнений
О. Ф. Вятчина, Г. О. Жданова, Д. И. Стом
Иркутский государственный университет, НИИ биологии при ИГУ, г. Иркутск E-mail: [email protected]
Аннотация. Разработан экспресс-метод оценки токсичности нефтепродуктов в водной среде. Метод основан на изменении подъемной силы дрожжей Saccharomyces cerevisiae под действием токсикантов. Показан положительный эффект препарата «Powhumus» как на дрожжи, так и на систему «дрожжи - нефтепродукт».
Ключевые слова: биотестирование, токсичность, нефть, нефтепродукты, дрожжи Saccharomyces cerevisiae, гуматы.
В негативном процессе загрязнения окружающей среды во многих случаях ключевую роль играют продукты добычи и переработки нефти и газа, в том числе сырая нефть, моторное топливо, смазочные масла и т. п. Все они представляют сложную смесь веществ, включающих в себя, помимо преобладающих в количественном отношении углеводородов различной молекулярной массы (от простейших пентана, гексана до тяжелых фракций - битумов, смол, асфальтенов) и строения (алифатические, нафтеновые, ароматические), также органические соединения, содержащие азот, кислород, серу и многие другие элементы. Широкое разнообразие соединений, попадающих в окружающую среду, в совокупности с непостоянством состава (разные месторождения нефти содержат соответствующие компоненты в различных соотношениях; особенно это касается гетероциклических соединений, ароматических и нафтеновых углеводородов) создает большие трудности при выделении и последующем биологическом анализе нефтепродуктов (НП). Известные методы биотестирования нефтепродуктов не отличаются высокой экспрессно-стью. В этой связи целью данного сообщения явилась попытка преодолеть отмеченные негативные моменты.
Материал и методы
Влияние препарата «Ро^'Иитш» на степень токсичности нефтепродуктов по отношению к дрожжам S. cerevisiae определяли, добавляя препарат непосредственно в процессе приготовления шариков теста, а также после 20-минутной обработки суспензии дрожжей перед внесением токсикантов. Во всех вариантах опыта концент-
рация препарата «Ро-^итш» составляла 0,1 %. Предварительно определяли влияние гуматов на подъемную силу дрожжей при непосредственном внесении препарата в момент приготовления шариков и после двадцатиминутного его воздействия на дрожжи.
Для статистической обработки применяли пакет программ 81ай8йса 5.0. В таблицах 1-6 представлены среднеарифметические величины и доверительный интервал при вероятности безошибочного прогноза Р>0,95. Выводы, полученные при сопоставлении результатов, также сделаны при Р>0,95.
Результаты и обсуждение
Высокие концентрации нефтепродуктов (гексадекан и дизельное топливо от 10 до 50, нефть от 20 до 50 %) оказывали угнетающее воздействие на физиологическую активность дрожжей S. cerevisiae, что выражалось в достоверном увеличении времени всплытия шариков по сравнению с данными контрольного опыта (табл. 1).
Имеются сообщения о способности гуми-новых веществ снижать токсичность ряда загрязнителей [2; 3]. В связи с этим исследовали действие препарата «Powhumus» (концентрация 0,1 %) на систему «дрожжи - нефтепродукт». Предварительное определение влияния препарата «Powhumus» на физиологическую активность S. cerevisiae выявило, что при непосредственном внесении гумата в момент приготовления шариков показатели определения подъемной силы дрожжей достоверно не отличались от таковых в контроле. После двадцатиминутного воздействия гуматов на дрожжи повышалась их работоспособность (табл. 2).
Добавление препарата «Powhumus» в концентрации 0,1 % в эмульсию нефти при непосредственном приготовлении шариков показало, что подъемная сила дрожжей достоверно не отличалась от контрольных данных (табл. 3).
После предварительной обработки дрожжей гуматом в течение 20 мин наблюдали уменьшение токсичности нефтепродуктов, что выражалось в достоверном снижении времени всплытия шариков теста (табл. 4, 5, 6).
Таким образом, метод определения подъемной силы дрожжей может быть использован для экспрессной оценки степени токсичности нефтепродуктов в водной среде. Достоинством ме-
тода является возможность быстрого определения степени загрязнения среды токсикантом при минимальных затратах. Проведенные исследования выявили положительный эффект препарата «Powhumus» как на дрожжи, так и на систему «дрожжи - нефтепродукт».
Благодарности
Авторы признательны Dergham, В. Stem («Humintech GmbH.», Германия) за любезно предоставленный препарат «Powhumus».
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ и ГФЕНа № 06-04-39003.
Таблица 1
Влияние нефтепродуктов на подъемную силу дрожжей Saccharomyces cerevisiae
t воздуха Нефтепродукт Концентрация нефтепродукта, % Подъемная сила дрожжей, мин. td
Опыт (мука+дрожжи +нефтепродукт) Контроль (мука+дрожжи+вода)
24 °С Гексадекан 10 13,2±0,33 11,9±0,23 3,23
20 14,1±0,72 2,91
30 15,9±1,5 2,64
50 17,4±1,17 4,61
26 °С Нефть 10 16,0±0,79 14,2±0,95 1,46
20 19,0±0,87 4,04
30 20,8±1,36 3,95
50 25,3±1,46 7,66
27 °С Дизельное топливо 10 13,3±0,26 12,1±0,35 2,75
20 15,4±0,52 5,26
30 16,3±1,05 3,79
50 21,6±1,23 7,43
Примечание: t табл. = 2,1 при Р = 0,95
Таблица 2
Влияние препарата «Powhumus» (0,1 %) на подъемную силу дрожжей Saccharomyces cerevisiae
t воздуха Предварительная обработка дрожжей препаратом, мин Подъемная сила дрожжей, мин td
Опыт (дрожжи+гумат+мука) Контроль (мука+дрожжи+вода)
24 °С 0 16,6±0,54 17,1±0,32 0,80
20 °С 20 15,8±0,39 19,6±0,62 5,19
Примечание: 1 табл. = 2,1 при Р = 0,95
Таблица 3
Влияние препарата «Powhumus» (0,1 %) на систему «дрожжи - нефтепродукт»
(без предварительной обработки дрожжей препаратом)
Концентрация нефти, % Подъемная сила дрожжей, мин td
Опыт 1 (мука+дрожжи+нефть) Опыт 2 (мука+дрожжи+нефть+гумат)
10 20,4±2,90 17,1±0,66 1,11
20 20,0±1,77 19,0±0,54 0,54
30 25,5±1,63 25,2±2,26 0,11
50 36,4±4,62 32,2±2,45 0,81
Примечание: 1 воздуха 23 °С, 1 табл. = 2,1 при Р = 0,95 Серия «Биология. Экология». 2008. Т. 1, № 1
16 О. Ф. ВЯТЧИНА, Г. О. ЖДАНОВА, Д. И. СТОМ
Таблица 4
Действие препарата «Powhumus» (0,1 %) на систему «дрожжи - нефтепродукт»
(с предварительной обработкой дрожжей препаратом)
Концентрация нефти, % Подъемная сила дрожжей, мин td
мука+дрожжи+нефть мука+дрожжи+гумат+нефть
0,1 15,0±0,42 11,9±0,28 6,14
1 14,1±0,51 13,0±0,49 1,56
10 13,5±0,43 11,4±0,43 3,45
20 13,9±0,38 11,8±0,80 2,37
30 14,2±0,29 12,3±0,36 4,11
Примечание: 1 воздуха 23 °С; 1 табл. = 2,1 при Р = 0,95
Таблица 5
Действие препарата «Powhumus» (0,1 %) на систему «дрожжи - гексадекан»
(с предварительной обработкой дрожжей препаратом)
Концентрация гексадекана, % Подъемная сила дрожжей, мин td
мука+дрожжи+гексадекан Мука+дрожжи+гумат+гексадекан
0,1 13,5±0,50 11,4±0,22 3,84
1 8,7±0,39 6,9±0,18 4,19
10 8,1±0,41 7,5±0,22 1,29
20 10,3±0,26 8,4±0,27 5,07
30 10,7±0,40 7,0±0,21 8,19
Примечание: 1 воздуха 23 °С ; 1 табл. = 2,1 при Р = 0,95
Таблица 6
Действие препарата «Powhumus» (0,1 %) на систему «дрожжи - дизельное топливо»
(с предварительной обработкой дрожжей препаратом)
Концентрация Подъемная сила дрожжей, мин
дизельного мука+дрожжи+ мука+дрожжи+гумат + td
топлива, % дизельное топливо дизельное топливо
0,1 10,6±0,27 9,5±0,22 3,16
1 10,7±0,21 9,2±0,36 3,59
10 11,1±0,23 8,8±0,36 5,38
20 11,4±0,27 9,1±0,46 4,31
30 12,2±0,39 10,3±0,30 3,86
Примечание: t воздуха 23 °С; t табл. = 2,1 при Р = 0,95
Литература
1. Практикум по микробиологии : учеб. пособие для студ. вузов. / А. И. Нетрусов, М. А. Егорова, Л. М. Захарчук и др. // под ред. А. И. Нетрусова. - М. : «Академия», 2005. - 608 с.
2. Стом Д. И. Комбинированное действие нефтепродуктов и «Гумата» на дафний / Д. И. Стом,
А. В. ^arypoB // Ch6. экоfl. *ypH. - 2004. - № 1. -C. 35-40.
3. Steinberg C. E. Towards a Quantitative Structure Activity Relationship (QSAR) of Dissolved Humic Substances as Detoxifying Agents in Freshwaters /
C. E. Steinberg, M. Haitzer, R. Bruggemann et al. // Internal Rev. Hydrobiol, 2000. - P. 253-266.
Using of Saccharomyces cerevisiae yeasts for petropollution biotesting
O. F. Vyatchina, G. O. Zhdanova, D. I. Stom Irkutsk State University
Abstract. The express-method of an estimation of mineral oil toxicity in the water environment is developed. The method is based on change of Saccharomyces cerevisiae yeast elevating force under toxicant action. The positive effect of a preparation «Powhumus» both on yeast, and on system «yeast-mineral oil» is shown.
Key words: biotesting, toxicity, oil, mineral oil, yeast Saccharomyces cerevisiae, humats.
Известия Иркутского государственного университета
Вятчина Ольга Федоровна,
Иркутский государственный университет, 664003 г. Иркутск, ул. Сухэ-Батора, 5, кандидат биологических наук, доцент, тел. (3952) 24-18-70 (факс) (395 2) 24-18-55, E-mail: [email protected]
Стом Дэвард Иосифович,
Иркутский государственный университет, 664003 г. Иркутск, ул. Сухэ-Батора, 5, доктор биологических наук, профессор, тел. (3952) 24-18-70, (факс) (395 2) 24-18-55, E-mail: [email protected]
Жданова Галина
Иркутский государственный университет, 664003 г. Иркутск, ул. Сухэ-Батора, 5 аспирант
тел. (3952) 24-18-70, (факс) (395 2) 24-18-55, E-mail: [email protected]
Vyatchina Olga Fedorovna
Irkutsk State University
5, Sukhe-Batora St., Irkutsk, 664003
Ph.D. in Biology, ass. prof
Phone (3952) 24-18-70., fax (3952)24-18-55
E-mail: [email protected]
Stom Devard Iosifovitch Irkutsk State University 5, Sukhe-Batora St., Irkutsk, 664003
D.Sc. in Biology, Prof.
Phone. (3952) 24-18-70 (факс) (3952) 24-18-55, E-mail: [email protected]
Zhdanova Galina Irkutsk State University 5, Sukhe-Batora St., Irkutsk, 664003 doctoral student
Phone. (3952) 24-18-70 (факс) (3952) 24-18-55, E-mail: [email protected]
Серия «Биология. Экология». 2008. Т. 1, № 1
