Научная статья на тему 'Изучение каталитических процессов микробного окисления нефтяных углеводородов'

Изучение каталитических процессов микробного окисления нефтяных углеводородов Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
780
239
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
НЕФТЕДЕСТРУКТОРЫ / БИОДЕГРАДАЦИЯ / КАТАЛАЗНАЯ АКТИВНОСТЬ / ЛИПАЗНАЯ АКТИВНОСТЬ / УГЛЕВОДОРОДОКИСЛЯЮЩИЕ МИКРООРГАНИЗМЫ / CANDIDA LIPOLYTICA / OIL DESTRUCTORS / BIODEGRADATION / CATALASE ACTIVITY / HYDROCARBON-OXIDIZING MICROORGANISMS

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Рябцева Н.Д., Никитина В.С., Абдуллин М.И., Багаутдинов Р.Ф., Кадиров А.А.

Деструкция нефтепродуктов-загрязнителей активно осуществляется каталитическими системами углеводородокисляющих микроорганизмов. Процессы биогенного окисления углеводородов регулируются конститутивными и адаптивными ферментами. Изучена активность внеклеточных и внутриклеточных липаз и внеклеточных каталаз культуры Candida lipolytica при глубинном культивировании на аэрируемых средах в процессе деструкции нефтепродуктов. В ходе утилизации дизельного топлива и других фракций нефти дрожжевыми клетками Candida lipolytica выявлено наличие каталазной и липазной активности культуры и исследовано изменение уровня их активности. Установлено значительное снижение внеклеточной каталазной активности Candida lipolytica на углеводородсодержащих субстратах, что характеризует исследуемые штаммы как эффективные нефтедеструкторы.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по промышленным биотехнологиям , автор научной работы — Рябцева Н.Д., Никитина В.С., Абдуллин М.И., Багаутдинов Р.Ф., Кадиров А.А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The activity of extracellular catalases of yeast culture Candida lipolytica

Solving problems of purification of ecosystem from oil pollution related to priority environmental problems. There are a lot of losses during processing, transportation and storage of oil. It is paid much attention to the processes of biological remediation of natural ecosystems. Biodegradation provides cost-effective, highly specific and environmentally safe cleaning, leading to a decrease in the concentration of pollutants. The growth of microorganisms on petroleum as the sole carbon source suggests that they have the appropriate enzymatic systems for the degradation of hydrocarbons and mechanisms suppressing the toxic effect of oil. Previously, yeast-culture Candida sp. was isolated from the samples of contaminated soils. This culture is able to metabolize oil in the aerated liquid substrates, forming living colonies with concentrations of oil products in substrate 10-20% by weight. In the process of destruction of gasoline or diesel fuel by yeast cells of Candida lipolytica the authors have founded the presence of catalase activity of the culture and studied changes in the level of extracellular catalase activity in the process of oil biodegradation. It was found that after 14 days of cultivation Candida lipolytica on hydrocarbon substrates the extracellular catalase activity is reduced by 30-50%. According to literature data, it is concluded that strain Candida lipolytica belongs to the effective oil destructors.

Текст научной работы на тему «Изучение каталитических процессов микробного окисления нефтяных углеводородов»

УДК 579:66:553.988:579.222 1000

ИЗУЧЕНИЕ КАТАЛИТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ МИКРОБНОГО ОКИСЛЕНИЯ НЕФТЯНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ

© Н. Д. Рябцева*, В. С. Никитина, М. И. Абдуллин, Р. Ф. Багаутдинов, А. А. Кадиров

Башкирский государственный университет Россия, Республика Башкортостан, 450076 г. Уфа, ул. Фрунзе, 32.

Тел: +7 (347) 228 62 10.

*Email: nat-rshch@yandex.ru

Деструкция нефтепродуктов-загрязнителей активно осуществляется каталитическими системами углеводородокисляющих микроорганизмов. Процессы биогенного окисления углеводородов регулируются конститутивными и адаптивными ферментами. Изучена активность внеклеточных и внутриклеточных липаз и внеклеточных каталаз культуры Candida lipolytica при глубинном культивировании на аэрируемых средах в процессе деструкции нефтепродуктов. В ходе утилизации дизельного топлива и других фракций нефти дрожжевыми клетками Candida lipolytica выявлено наличие каталазной и липазной активности культуры и исследовано изменение уровня их активности. Установлено значительное снижение внеклеточной каталаз-ной активности Candida lipolytica на углеводородсодержащих субстратах, что характеризует исследуемые штаммы как эффективные нефтедеструкторы.

Ключевые слова: нефтедеструкторы, биодеградация, каталазная активность, липазная активность, углеводородокисляющие микроорганизмы, Candida lipolytica.

Введение

Микробное ферментативное окисление углеводородов является основным механизмом процесса деструкции нефти. Микроорганизмы способны к каталитическому окислению практически всех углеводородов, входящих в состав нефти. Однако, углеводороды относятся к группе химически весьма стойких органических веществ. Процесс микробиологического разрушения нефтяных углеводородов в почве и в воде сводится к образованию серии кислородсодержащих органических соединений и, в конечном счете, к окислению исходных соединений до воды и углекислого газа [1-2]. Известно, что микроорганизмы обладают свойством избирательного отношения к различным углеводородам, эта способность определяется химической структурой углеводородов и их концентрацией. Процессы биогенного окисления углеводородов настолько сложны, что в настоящее время еще не имеется достаточно четкого и определенного представления об их механизме.

Биокаталитическое окисление углеводородов большинством микроорганизмов происходит с помощью адаптивных и конститутивных ферментов. К конститутивным ферментам микроорганизмов относят в частности, внутриклеточные липазы. Внеклеточные каталазы - адаптивные ферменты углеводо-родокисляющих микроорганизмов. Следует отметить, что на сегодняшний день практически отсутствуют экспериментальные данные относительно окисления углеводородов внеклеточными ферментами микроорганизмов. Изучение ферментативных механизмов биодеградации нефти с участием окси-доредуктаз (каталаз) и гидролаз (липаз) является чрезвычайно актуальным и особенно при реше-

нии вопросов получения труднодоступных для химического синтеза соединений, представляющих интерес для медицины [3].

Целью данной работы являлось изучение активности внеклеточных и внутриклеточных липаз и внеклеточных каталаз культуры Candida lipolytica в процессе деструкции нефтепродуктов. Ранее [4], из образцов нефтезагрязненных почв г. Ишимбай на селективных агаризованных средах с добавлением в качестве единственного источника углерода дизельного топлива, была выделена дрожжеподобная культура - Candida lipolytica. На изучении ее каталитических особенностей при деструкции нефтепродуктов сосредоточено внимание этой работы.

Методы

Объектом исследования служили два лабораторных штамма дрожжеподобных микроорганизмов Candida lipolytica - штамм I (исходный маточный раствор культивировался с добавлением 1%, масс. дизельного топлива) и штамм II (исходный маточный раствор культивировался с добавлением 1%, масс. бензина). Чистую культуру штаммов I и II вносили на аэрируемые жидкие питательные среды в емкости объемом 5000 мл с добавлением минеральных солей и нефтепродуктов. В состав питательной среды входили минеральные соли: KH2PO4, MgCl2, NH4NO3 (по 0.1% масс). Нефтепродукты вводили в состав в среду в количестве 1%, масс. или 15%, масс. Скорость аэрации составляла 1 л/час. Температура культивирования составляла 25°С. Через равные промежутки времени фиксировали прирост микробной массы с помощью денситометра Den-1, количество жизнеспособных клеток в культуре определяли методом прямого подсчета при росте на агаризован-ных средах.

Определение культуральных и физиолого -биохимических характеристик культуры проводили по стандартным методикам [8].

Активность внеклеточных каталаз изучали на средах с добавлением в качестве источника углерода бензина в концентрации 1%, масс. или 15%, масс. либо дизельного топлива в тех же концентрациях. Титр культуры определяли посевом на 2% мясо -пептонный агар (МПА).

Каталазную активность исследуемых микроорганизмов определяли в фильтрате культуральной жидкости газометрическим способом (по Галстяну) по количеству выделившегося кислорода. Активность каталаз выражали в мл O2 за 1 мин на 1мл образца [9]. В качестве контроля использовали колбы, не засеянные микроорганизмами. Длительность каждого эксперимента составляла 46 суток.

Активность внеклеточных и внутриклеточных липаз определяли титриметрическим методом (Ота, Ямада) [10]. Для определения внутриклеточной липо-литической активности клетки гомогенизировали и экстрагировали в течение 30 мин. охлажденным фос-фатно-цитратным буфером с рН 6.5, надосадок отделяли центрифугированием при 10 тыс. об/мин в течение 10 минут и использовали для определения. За единицу ферментативной активности липазы принимали такое количество фермента, которое освобождает 1 мкмоль олеиновой кислоты из 40%-ной эмульсии оливкового масла при рН 6.5 и t=37°C в течение 1 ч.

Результаты и их обсуждение

Микроорганизмы избирательно утилизируют различные углеводороды. Эта способность определяется различием в структуре углеводородов, а также их концентрацией в составе субстрата. Рост микроорганизмов на нефтепродуктах предполагает наличие у них соответствующих ферментных систем для деградации углеводородов и механизмов подавления токсического действия нефти.

Процессы окисления углеводородов в клетке регулируются конститутивными и адаптивными ферментами. К конститутивным ферментам микроорганизмов относят в частности, внутриклеточные липазы. Известно, что многие углеводородокисляю-щие микроорганизмы обладают также активностью внеклеточных липаз. Липолитические ферментные системы схожи с системой биодеградации нефтяных углеводородов и их активность используют в качестве индикатора процессов микробного разложения [11, 12].

Исследован процесс накопления биомассы Candida sp. Активность внутриклеточных липаз Candida lipolytica определяли в процессе культивирования на аэрируемых жидких средах с добавлением 1%, масс. и 15%, масс. дизельного топлива (табл. 1).

В первые сутки культивирования активность внутриклеточных липаз составила 3.0 ЕА/мл и 4.5 ЕА/мл на средах с 1%, масс. и 15%, масс. дизельного топлива и выявлялась в течение первых четырех недель глубинного культивирования на углеводо-родсодержащих средах.

Известно, что микроорганизмы, способные окислять алканы и жирные кислоты обладают внеклеточной эстеразной активностью [11]. Активность внеклеточных липаз (эстераз) изучаемой культуры представлена в табл. 2.

Согласно полученным данным, внеклеточная ли-пазная активность обнаружена в течение первых четырех недель глубинного культивирования на углеводород - содержащих средах. На 41-е сутки эксперимента - липазная активность не была зафиксирована.

Таблица 1

Активность внутриклеточных липаз микроорганизмов Candida lipolytica, культивируемых глубинным способом _на дизельном топливе, ЕА/мл_

Дизельная фракция

1%, масс. Активность липаз

Дизельная фракция 15%, масс. Активность липаз

1

14 28 42

3,0 2,0 2,0 1,9

4,5 2,1 1,9 1,9

*Примечание: штамм I - исходным являлся маточный раствор с добавлением 1%, масс. дизельного топлива

Таблица 2

Активность внеклеточных липаз микроорганизмов Candida lipolytica, культивируемых глубинным способом на дизельном топливе, ЕА/мл

Дизельная фракция 1%, масс. Активность липаз

Дизельная фракция 15%, масс. Активность липаз

1 1,5 2,2

7 1,0 1,4

28 0,2 0,2 *Примечание: штамм I - исходным являлся маточный раствор с добавлением 1%, масс. дизельного топлива

Известно, что окисление углеводородов большинством известных микроорганизмов осуществляется с помощью адаптивных энзимов (ферментов). Внеклеточные каталазы - адаптивные ферменты уг-леводородокисляющих микроорганизмов [13].

Наиболее изучены пути деградации микроорганизмами алканов, так как это одни из самых доступных для деградации соединений, которые могут служить единственным источником углерода и энергии для сапрофитных микобактерий и родственных им организмов, для псевдомонад, нескольких видов дрожжей и некоторых грибов [7, 14]. Микробная деструкция алканов возможна благодаря наличию в клетке структур, обеспечивающих поглощение гидрофобного и нерастворимого в воде субстрата. Ферменты углеводородокисляю-щих микроорганизмов, осуществляющие деградацию алканов, относятся к классу оксидоредуктаз смешанных функций (оксигеназ) и связаны с мембранными структурами клеток. Оксигеназы катализируют включение одного атома кислорода из его молекулярной формы в концевую метильную группу углеводорода [15]. Углеводороды нефти,

имеющие в составе молекулы разветвленную цепь атомов, практически недоступны биохимическому окислению, так как взаимодействие затруднено из-за конформации молекул субстрата [16]. Цикло-алканы поддаются биодеградации труднее алканов, что связано с наличием цикла, который окисляется сложнее, чем молекулы с линейной структурой [17]. Штаммы, способные деградировать цикло-алканы, имеют специфические ферментные системы, окисляющие циклогексан до циклогекса-нола, а циклогексанол - до валериановой, адипино-вой, муравьиной кислот [15]. Несмотря на то, что для каждого микроорганизма характерен свой специфический ферментный набор и особый путь окисления углеводородов, этот процесс катализируется системами оксидаз и оксигеназ [18]. Кроме того, в природной среде, наряду с биоокислением происходят и процессы самоокисления нефти и нефтепродуктов, которые протекают по свободно-радикальному механизму и связаны с образованием пероксидов [19, 20]. Окислительный стресс, вызванный действием внешних факторов и формированием кислородных радикалов, с течением времени приводит к гибели клетки и сопровождается сильными изменениями в метаболизме. В процессе эволюции микроорганизмы выработали защитные механизмы, основанные на инактивации и детокси-кации активных форм кислорода с участием ката-лазы, пероксидазы и супероксиддисмутазы [2123]. Исходя из этого, реакция ферментных систем является важным показателем активности процесса деградации нефтепродуктов. В связи с вышеизложенными фактами изучение реакций ферментативных систем новых штаммов-нефтедеструкторов представляется достаточно интересным и практически важным.

Известно, что существует реакция ферментных систем почвогрунтов на нефтяное загрязнение [25]. По данным Киреевой с соавторами [24], наиболее чутко на загрязнение реагирует каталазная активность почв. Степень обогащенности ферментами почв, зависит, в том числе и от микробной составляющей, однако данные о каталазной активности микроорганизмов, входящих в состав почвенного биоценоза отсутствуют. Роль ферментов окислительного стресса в процессе деструкции нефти микроорганизмами недостаточно изучена.

Динамика роста штамма I дрожжевой культуры Candida lipolytica при периодическом глубинном культивировании представлена на рис. 3.

При культивировании на аэрируемых жидких средах с углеводородными добавками определена внеклеточная каталазная активность штамма I и штамма II культуры Candida lipolytica при концентрации нефтепрдукта 1%, масс., результаты приведены в табл. 4.

При культивировании на аэрируемых жидких средах с углеводородными добавками определена внеклеточная каталазная активность штамма I и штамма II культуры Candida lipolytica при концентрации нефтепродукта 15%, масс., результаты приведены в табл. 5.

Как показали экспериментальные данные, в процессе биодеструкции нефтепродуктов наблюдается снижение внеклеточной каталазной активности штаммов Candida lipolytica, которое коррелирует с увеличением плотности колоний. Учитывая известное явление быстрой инактивации многих ферментов в условиях окислительного стресса, описанный рядом авторов [24, 27] можно предположить, что в данном случае, для повторного накопления фермента требуется значительный промежуток времени, в течение которого защита бактериальной клетки с помощью каталазы становиться менее эффективной, что вероятно связано с наличием у микроорганизмов альтернативных механизмов клеточной защиты от активных форм кислорода. Подобные механизмы известны, и они связаны с продукцией неферментных антиоксидантов (гликогена, трега-лозы, миколатов трегалозы) [27].

"бензин, 1%, м

/ /

-

» >î

■U

10 15 20 25 30 35 Время культивирования, сут.

Рис. 3. Динамика роста штамма I культуры Candida lipolytica на жидкой питательной среде с 1% содержанием источников углерода.

Таблица 4

Внеклеточная каталазная активность микроорганизмов Candida lipolytica, культивируемых глубинным способом на различных субстратах

Время культив., сутки Бензиновая фракция 1%, масс. Дизельная фракция 1%, масс.

I 1 II I 1 II

1

14 28 42

2,60 1,83 0,47 0,37

0,73 0,47 0,37 0,10

1,29 0,87 0,77 0,47

1,55 0,90 0,87 0,18

*Примечание: штамм I - исходным являлся маточный раствор с добавлением 1%, масс. дизельного топлива; штамм II - исходным являлся маточный раствор с добавлением 1%, масс. бензина.

Постепенное снижение внеклеточной каталаз-ной активности углеводородокисляющих микроорганизмов в процессе нефтедеструкции позволяет предположить наличие у Candida lipolytica эффективной защиты от активных форм кислорода, связанной с продукцией неферментных антиоксидантов, позволяющих клеткам сохранить энергию, не расходуя ее на синтез ферментов, в частности каталазы.

Известно, что существует взаимосвязь между уровнем каталазной активности бактерий-деструкторов и содержанием нефти или нефтепродукта в субстрате [28]. На основании этого предложено относить микроорганизмы, каталазная активность которых в процессе биодеградации снизилась на 30%

70

60

50

40

30

20

0

40

45

*

и более, к активным деструкторам нефтепродуктов. У изучаемой нами монокультуры Candida lipolytica через 14 суток культивирования на углеводородсо-держащих субстратах выявлено снижение внеклеточной каталазной активности на 30-50%.

Таблица 5

Внеклеточная каталазная активность микроорганизмов Candida lipolytica, культивируемых глубинным способом на различных субстратах

Время культив., сутки Бензиновая фракция 15%, масс. Дизельная фракция 15%, масс.

I 1 II I 1 II

1

14 28 42

1.36 0.90 0.60 0.60

0.90 0.57 0.27 0.11

0.53 0.27 0.13 0.10

0.82 0.57 0.37 0.20

*Примечание: штамм I - исходным являлся маточный раствор с добавлением 1%, масс. дизельного топлива; штамм II - исходным являлся маточный раствор с добавлением 1%, масс. бензина.

Экспериментально исследована активность внеклеточных и внутриклеточных липаз C. lipolytica в процессе деструкции углеводородов нефти. При культивировании на средах с внесением нефтепродуктов, в первые сутки активность внутриклеточных липаз повышалась, и выявлялась в течение первых четырех недель глубинного культивирования на углеводородсодержащих средах.

Впервые определено изменение уровня активности внеклеточных каталаз штаммов Candida lipo-lytica в процессе биодеструкции нефтепродуктов. Установлено, что через 14 суток культивирования на углеводородсодержащих субстратах снижение каталазной активности Candida lipolytica составляет 30-50%, что согласно вышеупомянутым литературным данным, позволяет отнести исследуемые штаммы Candida lipolytica к группе эффективных нефтедеструкторов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Hanson K. G., Nigam A., Kapadia M., Desai A. J. Bioremedia-tion of crude oil contamination using Acinetobacter sp. A3 // Curr. Microbiol. 1997. V. 35. No. 3. P. 191-193.

2. Чугунова М. В., Маячкина Н. В., Бакина Л. Г., Капелькина Л. П. Особенности биодеградации нефти в почвах северо-запада России // Вестник Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского. 2011. №5(1). С. 110-117.

3. Тимергазина И. Ф., Переходова Л. С. К проблеме биологического окисления нефти и нефтепродуктов углеводородо-кисляющими микроорганизмами // Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2012. т.7. №>1. С. 1-28.

4. Ветрова А. А., Иванова А. А. Филонова А. Е. и др. Биодеструкция нефти отдельными штаммами и принципы составления микробных консорциумов для очистки окружающей среды от углеводородов нефти // Известия ТулГУ. Естеств. науки. 2013. №2-1. С. 241-257.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

5. Логинов О. Н., Нуртдинова Л. А., Бойко Т. Ф. и др. Оценка эффективности нового биопрепарата «Ленойл» для биоре-медиации нефтезагрязненных почв // Биотехнология. 2004. №1. С. 77-82.

6. Брянская А. В., Уварова Ю. Е., Слынько Н. М., Демидов Е.

A., Розанов А. С., Пельтек С. Е. Теоретические и практические аспекты проблемы биологического окисления углеводородов микроорганизмами // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2014. т.18. №4/2. С. 999-1012.

7. Рябцева Н. Д., Никитина В. С., Кадиров А. А., Абдуллин М. И. Способность культуры Candida sp. к биодеградации нефтепродуктов // Вестник Башкирского университета. 2015. №>4. С. 1227-1230.

8. Практикум по микробиологии: учебн. пособие для высш. учебных заведений / А. И. Нетрусов, М. А. Егорова, Л. М. Захарчук и др. М.: Академия, 2005. 608 с.

9. Галстян А. Ш. Ферментативная активность почв Армении. Ереван: Айастан, 1974. - 185 с.

10. Ota Y., Yamada K. Lipase from Candida paralipolytica. Part I. Agric.Biol.Chem., 1966 a,v.30, N 4, p. 351-358.

11. Поруцкий Г. В. Биохимическая очистка сточных вод органических производств. М.: Химия, 1975. 256 с.

12. Margesin R. Manual for Soil Analysis - Monitoring and Assessing Soil Bioremediation. Springer Science & Business Media, 2005 г. 366 p.

13. Тимергазина И. Ф., Переходова Л. С. К проблеме биологического окисления нефти и нефтепродуктов углеводородо-кисляющими микроорганизмами // Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2012. Т7. №>1. С. 1-28.

14. Павликова Т. А. Деградация нефти ассоциацией аэробных углеводородокисляющих микроорганизмов в различных типах почв: дис. ... канд. биол. наук. М., 2004.

15. Ветрова А. А. Биодеградация углеводородов нефти плазми-досодержащими микроорганизмами-деструкторами: дис. ... канд. биол. наук. М., 2010.

16. Dutta T. K., Harayama S. Biodegradation of n-alkylcycloal-kanes and n-alkylbenzenes via new pathways in Alcanivorax sp. strain MBIC 4326 // Appl. Envir. Microbiol. 2001. V. 67. No. 4. P. 1970-1974.

17. Суржко Л. Ф., Финельштейн З. И. Баскунов Б. П. и др. Утилизация нефти в почве и воде микробными клетками // Микробиология. 1995. Т. 64. №3. С. 393-398.

18. Готтшалк Г. Метаболизм бактерий // Мир. 1980. C. 310.

19. Петрова А. А. Углеводороды нефти // М.: Наука, 1984. 133 с.

20. Мочалова О. С., Антонова Н. М., Гурвич Л. М. Роль диспергирующих средств в процессах трансформации и окисления нефта//Водные ресурсы. 2002. Т. 29. №>2. С. 221-225.

21. Ленгелер Й., Древс Г., Шлегель Г. Современная микробиология. В 2-х томах. Том 1. Прокариоты. М: Мир: 2005 С. 656.

22. Белозерская Т. А., Гесслер Н. Н. Активные формы кислорода и стратегия антиоксидантной защиты у грибов (обзор) // М.: 119071. 2006.

23. Чеснокова Н. П., Понукалина Е. В., Бизенкова М. Н. Моле-кулярно-клеточные механизмы инактивации свободных радикалов в биологических системах // Успехи современного естествознания. 2006. №7 С. 29-36.

24. Киреева H. A., Новоселова Е. И., Онегова Т. С. Активность каталазы и дегидрогеназы в почвах, загрязненных нефтью и нефтепродуктами // Агрохимия. 2002. №8. С. 64-72.

25. Гоголева, Ольга Александровна. Каталазная активность уг-леводородокисляющих бактерий: диссертация ... кандидата биологических наук: 03.02.03 / Гоголева Ольга Александровна. Оренбург, 2012. 147 с.

26. Кения М. В., Лукаш А. И., Гуськов Е. П. Роль низкомолеку-ляр-ных антиоксидантов при окислительном стрессе // Успехи современной биологии. 1993. Т. 113. №4. С. 456-470.

27. Феофилова Е. П. Трегалоза, стресс и анабиоз. Микробиология, 61, №5, 741754. 1992.

28. Пат. №2426781 Российская Федерация, МПК C12N 1/26, МПК C12N 1/20, МПК C12Q 1/02, МПК C12Q 1/04. Способ выбора штаммов микроорганизмов-деструкторов нефти и нефтепродуктов. / Немцева Н. В., Гоголева О. А., Бухарин О.

B.; заявитель и патентообладатель Государственное учреждение "Институт клеточного и внутриклеточного симбиоза Уральского отделения Российской академии наук (RU). №2426781 /11; заявл. 10.12.09; опубл. 20.08.11, Бюл. №23. 3с.

*

Поступила в редакцию 10.03.2016 г. После доработки - 17.05.2016 г.

THE ACTIVITY OF EXTRACELLULAR CATALASES OF YEAST CULTURE CANDIDA LIPOLYTICA

© N. D. Ryabtseva*, V. S. Nikitina, M. I. Abdullin, R. F. Bagautdinov, A. A. Kadirov

Bashkir State University 32 Zaki Validi St., 450076 Ufa, Republic of Bashkortostan, Russia.

Phone: +7 (347) 228 62 10.

*Email: nat-rshch@yandex.ru

Solving problems of purification of ecosystem from oil pollution related to priority environmental problems. There are a lot of losses during processing, transportation and storage of oil. It is paid much attention to the processes of biological remediation of natural ecosystems. Biodegradation provides cost-effective, highly specific and environmentally safe cleaning, leading to a decrease in the concentration of pollutants. The growth of microorganisms on petroleum as the sole carbon source suggests that they have the appropriate enzymatic systems for the degradation of hydrocarbons and mechanisms suppressing the toxic effect of oil. Previously, yeast-culture - Candida sp. was isolated from the samples of contaminated soils. This culture is able to metabolize oil in the aerated liquid substrates, forming living colonies with concentrations of oil products in substrate 10-20% by weight. In the process of destruction of gasoline or diesel fuel by yeast cells of Candida lipolytica the authors have founded the presence of catalase activity of the culture and studied changes in the level of extracellular catalase activity in the process of oil biodegradation. It was found that after 14 days of cultivation Candida lipolytica on hydrocarbon substrates the extracellular catalase activity is reduced by 30-50%. According to literature data, it is concluded that strain Candida lipolytica belongs to the effective oil destructors.

Keywords: oil destructors, biodegradation, catalase activity, hydrocarbon-oxidizing microorganisms, Candida lipolytica.

Published in Russian. Do not hesitate to contact us at bulletin_bsu@mail.ru if you need translation of the article.

REFERENCES

1. Hanson K. G., Nigam A., Kapadia M., Desai A. J. Curr. Microbiol. 1997. Vol. 35. No. 3. Pp. 191-193.

2. Chugunova M. V., Mayachkina N. V., Bakina L. G., Kapel'kina L. P. Vestnik Nizhegorodskogo universiteta im. N. I. Lobachevskogo. 2011. No. 5(1). Pp. 110-117.

3. Timergazina I. F., Perekhodova L. S. Neftegazovaya geologiya. Teoriya i praktika. 2012. t.7. No. 1. Pp. 1-28.

4. Vetrova A. A., Ivanova A. A. Filonova A. E. i dr. Biodestruktsiya nefti otdel'nymi shtammami i printsipy sostavleniya mikrobnykh kon-sortsiumov dlya ochistki okruzhayushchei sredy ot uglevodorodov nefti. Izvestiya TulGU. Estestv. nauki. 2013. No. 2-1. Pp. 241-257.

5. Loginov O. N., Nurtdinova L. A., Boiko T. F. i dr. Otsenka effektivnosti novogo biopreparata «Lenoil» dlya bioremediatsii neftezagrya-znennykh pochv. Biotekhnologiya. 2004. No. 1. Pp. 77-82.

6. Bryanskaya A. V., Uvarova Yu. E., Slyn'ko N. M., Demidov E. A., Rozanov A. S., Pel'tek S. E. Vavilovskii zhurnal genetiki i selektsii. 2014. t.18. No. 4/2. Pp. 999-1012.

7. Ryabtseva N. D., Nikitina V. S., Kadirov A. A., Abdullin M. I. Vestnik Bashkirskogo universiteta. 2015. No. 4. Pp. 1227-1230.

8. Praktikum po mikrobiologii: uchebn. posobie dlya vyssh. uchebnykh zavedenii [Workshop on microbiology: textbook for universities] / A. I. Netrusov, M. A. Egorova, L. M. Zakharchuk i dr. Moscow: Akademiya, 2005.

9. Galstyan A. Sh. Fermentativnaya aktivnost' pochv Armenii [Enzymatic activity of the soils of Armenia]. Erevan: Aiastan, 1974. -

10. Ota Y., Yamada K. Lipase from Candida paralipolytica. Part I. Agric.Biol.Chem., 1966 a,v.30, N 4, p. 351-358.

11. Porutskii G. V. Biokhimicheskaya ochistka stochnykh vod organicheskikh proizvodstv [Biochemical treatment of wastewater of organic industry enterprises]. Moscow: Khimiya, 1975.

12. Margesin R. Manual for Soil Analysis - Monitoring and Assessing Soil Bioremediation. Springer Science & Business Media, 2005 g.

13. Timergazina I. F., Perekhodova L. S. Neftegazovaya geologiya. Teoriya i praktika. 2012. T7. No. 1. Pp. 1-28.

14. Pavlikova T. A. Degradatsiya nefti assotsiatsiei aerobnykh uglevodorodokislyayushchikh mikroorganizmov v razlichnykh tipakh pochv: dis. ... kand. biol. nauk. Moscow, 2004.

15. Vetrova A. A. Biodegradatsiya uglevodorodov nefti plazmidosoderzhashchimi mikroorganizmami-destruktorami: dis. ... kand. biol. nauk. Moscow, 2010.

16. Dutta T. K., Harayama S. Appl. Envir. Microbiol. 2001. Vol. 67. No. 4. Pp. 1970-1974.

17. Surzhko L. F., Finel'shtein Z. I. Baskunov B. P. i dr. Utilizatsiya nefti v pochve i vode mikrobnymi kletkami. Mikrobiologiya. 1995. Vol. 64. No. 3. Pp. 393-398.

18. Gottshalk G. Metabolizm bakterii [Metabolism of bacteria]. Mir. 1980. Pp. 310.

19. Petrova A. A. Uglevodorody nefti [Petroleum hydrocarbons]. Moscow: Nauka, 1984.

20. Mochalova O. S., Antonova N. M., Gurvich L. M.Vodnye resursy. 2002. Vol. 29. No. 2. Pp. 221-225.

21. Lengeler I., Drevs G., Shlegel' G. Sovremennaya mikrobiologiya. V 2-kh tomakh. Vol. 1. Prokarioty [Modern microbiology. In 2 volumes. Vol. 1. Prokaryotes]. M: Mir: 2005 Pp. 656.

ISSN 1998-4812

BeciHHK EamKHpcKoro yHHBepcHTeTa. 2016. T. 21. №2

313

22. Belozerskaya T. A., Gessler N. N. Aktivnye formy kisloroda i strategiya antioksidantnoi zashchity u gribov (obzor) [Active forms of oxygen and the strategy of antioxidant protection of fungi (review)]. Moscow: 119071. 2006.

23. Chesnokova N. P., Ponukalina E. V., Bizenkova M. N. Uspekhi sovremennogo estestvoznaniya. 2006. No. 7 Pp. 29-36.

24. Kireeva H. A., Novoselova E. I., Onegova T. S. Agrokhimiya. 2002. No. 8. Pp. 64-72.

25. Gogoleva, Ol'ga Aleksandrovna. Katalaznaya aktivnost' uglevodorodokislyayushchikh bakterii: dissertatsiya ... kandidata biolog-icheskikh nauk: 03.02.03 / Gogoleva Ol'ga Aleksandrovna. Orenburg, 2012.

26. Keniya M. V., Lukash A. I., Gus'kov E. P. Uspekhi sovremennoi biologii. 1993. Vol. 113. No. 4. Pp. 456-470.

27. Feofilova E. P. Tregaloza, stress i anabioz. Mikrobiologiya, 61, No. 5, 741754. 1992.

28. Pat. No. 2426781 Rossiiskaya Federatsiya, MPK Pp. 2N 1/26, MPK Pp. 2N 1/20, MPK Pp. 2Q 1/02, MPK Pp. 2Q 1/04. Sposob vybora shtammov mikroorganizmov-destruktorov nefti i nefteproduktov. / Nemtseva N. V., Gogoleva O. A., Bukharin O. V.; zayavitel' i paten-toobladatel' Gosudarstvennoe uchrezhdenie "Institut kletochnogo i vnutrikletochnogo simbioza Ural'skogo otdeleniya Rossiiskoi akade-mii nauk (RU). No. 2426781 /11; zayavl. 10.12.09; opubl. 20.08.11, Byul. No. 23. 3s.

Received 10.03.2016. Revised 17.05.2016.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.