CC BY
262
УДК 57.083:579.222; 579.66
МЕТОДЫ СКРИНИНГА
БИОСУРФАКТАНТ-ПРОДУЦИРУЮЩИХ БАКТЕРИЙ
(МИНИ ОБЗОР)
Т. М. Лыонг, И. А. Нечаева, О. Н. Понаморева
Для идентификации микроорганизмов, способных продуцировать биосурфак-танты, существуют различные быстрые методы, основанные как на свойствах, общих для всех поверхностно-активных веществ, так и на индивидуальных характеристиках биосурфактантов, таких, как способность изменять гидрофобность клеточных стенок. Тем не менее, для скрининга микроорганизмов - эффективных производителей биосурфактантов, метод отрыва кольца для определения поверхностного натяжения на границе раздела вода - воздух является наиболее простым и надежным.
Ключевые слова: биосурфактанты, биоПАВ, микроорганизмы-деструкторы углеводородов, скрининг микроорганизмов, поверхностная активность, эмульгирующая активность.
Введение
Живые организмы способны продуцировать повехностно-активные вещества (ПАВ), из-за их биологического происхождения такие соединения получили название биоПАВ. Изучение биоПАВ началось еще в 60-х годах прошлого столетия, и интенсивно продолжается в последние время [1-3]. Такое внимание обусловлено тем, что биоПАВ находят применение в различных отраслях промышленности благодаря преимуществам перед синтетическими ПАВ. Они обладают низкой токсичностью; биоразлагаемостью; способностью функционировать в широких диапазонах рН, температуры и солености среды; высокой поверхностной активностью и могут быть получены биотехнологически из промышленных отходов и побочных продуктов нефтепереработки [4] .
Самыми эффективными продуцентами являются микроорганизмы. Они продуцируют биоПАВ с разнообразными химическими структурами. Гидрофобная часть этих веществ (неполярный "хвост") наиболее часто представлена остатками жирных кислот, а гидрофильная (полярная "головка") - остатками фосфорной кислоты, карбоксильными группами природных кислот, аминокислотами, пептидами, моно-, ди-, или полисахаридами и др. БиоПАВ характеризуются высокой поверхностной и эмульгирующей активностью.
БиоПАВ разделяют на два основных класса [5]: низкомолекулярные соединения, называемые биосурфактантами (липопептиды, гликолипиды, пептиды), и высокомолекулярные полимеры (полисахариды, протеины, липополисахариды, липопротеины или комплекс этих биополимеров),
которые называются биоэмульсанами [6] или биоэмульгаторами [7]. В первую группу входят молекулы, которые могут эффективно снижать поверхностное и межфазное натяжение, а ко второй относятся амфифильные и полифильные полимеры, обладающие высокой и стабильной эмульгирующей активностью в системе «масло-вода», но не высокой поверхностной активностью [8].
По своему строению биоПАВ классифицируются на гликолипиды (рамнолипиды, трегалолипиды, софоролипиды); липопептиды и липопротеины; жирные кислоты; фосфолипиды; полимерные сурфактанты; связанные биосурфактанты [4]. Для микроорганизмов разных таксономических групп характерны различные типы биоПАВ (таблица).
Типы биосурфактантов и их продуценты
Типы биоПАВ Микроорганизмы - продуценты
Низкомолекулярные биоПАВ Гликолипиды
Рамнолипиды Pseudomonas [9-12], Acinetobacter [13]
Трегалолипиды Rhodococcus [14-19], Tsukamurella [20]
Софоролипиды Candida [21] [22, 23]
Маннозилэритроллипи ды (МЭЛ) Pseudozyma [24]
Липопептиды Bacillus [25], Candida [26], Acinetobacter [27], Rhodococcus [28], Arthrobacter [29]
Другие
Жирные кислоты Corynebacterium lepus [30]
Триглицериды Norcadia erythropolis [31]
Флаволипиды Flavobacterium [32]
Фосфолипиды Klebsiella pneumoniae [33], Pseudomonas [34]
Высокомолекулярные биоПАВ Биоэмульгаторы
Гликопротеины: Аласан Эмульсан Acinetobacter [35-37] Acinetobacter [6]
Полисахариды и липопротеины Acinetobacter [38]
Несмотря на современные тенденции развития технологий, направленные на замену имеющихся небиотехнологических решений
продуктами биотехнологии, в настоящее время существует ограниченное предложение коммерчески доступных биосурфактантов, таких как, сурфактины, софоролипиды и рамнолипиды. Разнообразие новых биосурфактантов и их микробных продуцентов является ключевым вопросом в преодолении экономических препятствий производства биосурфактантов. Поэтому необходимо эффективно находить и исследовать новые микроорганизмы-продуценты путем применения широкого диапазона различных методов скрининга и анализа, которые рассматриваются в этом обзоре.
Поскольку биосурфактанты представляют собой структурно разнообразную группу молекул, поэтому большинство методов скрининга основано на физико-химических свойствах систем, содержащих поверхностно-активные вещества (поверхностное натяжение, эмульгирующая активность, гидрофобность клеточной поверхности, содержании специфических компонентов в средах) [39]. Основные методы скрининга микроорганизмов, продуцирующих биосурфактанты, основаны на характеристике межфазной или поверхностной активности. Для этого были разработаны различные методы, перечисленные ниже.
Определение поверхностной активности среды
Прямое измерение поверхностной/межфазной активности среды. Это наиболее простые методы исследования и подходят для предварительного скрининга микроорганизмов, которые способны продуцировать биосурфактанты. Межфазное или поверхностное натяжение жидкости можно измерить различными способами. Однако существует ограничение в диапазоне измерений. Поверхностное натяжение снижается с увеличением концентрации биосурфактантов до достижения значения ККМ. Если концентрация биосурфактанта находится выше значения ККМ, то более высокие концентрации невозможно определить. Таким образом, две среды с разными концентрациями биосурфактанта могут иметь одинаковое поверхностное натяжение. Эта проблема может быть решена путем серийного разбавления до тех пор, пока не будет наблюдаться резкое увеличение поверхностного натяжения. Соответствующее разбавление бесклеточной среды называется критическим мицеллярным разбавлением (critical micelle dilution - CMD) и коррелирует с концентрацией биосурфактанта. Кроме того, на результаты измерения значительно влияют факторы, такие как рН среды и ионная сила. В случае присутствия гидрофобных веществ в культуральной среде, например, в качестве субстратов, то они тоже влияют на значение поверхностного натяжения. Для скрининга применяются несколько методов, которые могут быть использованы для измерения поверхностного и межфазного натяжения жидкости. Наибольшее применение нашел простой метод отрыва кольца Дю Нуи (Du-Nouy Ring).
Метод отрыва кольца основан на измерении силы, необходимой для отсоединения кольца на границе двух жидких фаз или на поверхности раздела фаз «жидкость/воздух». Сила отрыва пропорциональна поверхностному натяжению на границе раздела фаз. Ее можно измерить с помощью автоматизированного тензиометра. Купер [40] выяснил, что уменьшение поверхностного натяжения на границе «вода-воздух» до 40 мН/м и ниже, свидетельствует о присутствии биосурфактантов в культуральной среде. Уильямсен и Карлсон [41] предложили аналогичный подход для обнаружения биосурфактантов и их продуцентов: эффективными продуцентами биосурфактантов являются бактерии, которые способны снижать поверхностное натяжение среды больше чем на 20 мН/м, по сравнению с дистиллированной водой.
Анализ ассиметричной формы капли (Axisymmetric drop shape analysis by profile - ADSA). Анализ формы капли является оптическим методов определения поверхностного натяжения. Для скрининга биосурфактантов он впервые был применен в работе [42]. Основной принцип этого метода заключается в том, что форма капель жидкости сильно зависит от поверхностного натяжения этой жидкости. Капли жидкостей с низким поверхностным натяжением более склонны отклоняться от идеально сферической формы, чем капли жидкостей с высоким поверхностным натяжением. Для анализа формы капель 100 мкл бактериальной суспензии помещают на поверхность тефлона. Профиль капли определяют контурным монитором как функция времени (в течение 2 часов). После этого поверхностное натяжение суспензии можно рассчитать по профилям капель с помощью схемы решения, разработанной Ротенбергом с соавторами [43]:
где Ар - разность давлений на границе раздела, ri, Г2 - главные радиусы капли, а - поверхностное натяжение, мН/м
Показано, что анализ формы капли может быть использован для мониторинга бактерий-продуцентов биосурфактантов [42]. Преимущество метода - небольшое количество образца. Недостатки - требуется специальная камера и программное обеспечение; расчет поверхностного натяжения довольно сложен. Кроме того, различные образцы не могут быть измерены параллельно.
Метод формы подвесной капли (The pedant drop shape technique). представляет собой оптический метод измерения межфазного натяжения. Капля жидкости может свисать с конца капилляра. Она принимает равновесный профиль, который является уникальной функцией радиуса трубки, межфазного натяжения, плотности и гравитационного поля [44]. Модификацией этого метода является измерение в обратном режиме [45].
Небольшой объем воздуха вдувают в жидкость и измеряют форму воздушного пузырька в жидкости. Недостатком метода подвесной формы капли является то, что невозможно выполнять измерения большого количества образцов одновременно.
Косвенные методы измерения поверхностной/межфазной активности. Эти методы основаны на взаимодействии среды, содержащей ПАВ, с гидрофобными поверхностями или веществами.
Метод падения капли (Drop Collapse Assay). Заин с соавт. в работе [46] разработали метод коллапса капель. Этот метод основан на дестабилизации жидкой капли биосурфактантами. Капли жидкости (культуральная среда, бесклеточный супернатант, суспензия биосурфактантов) наносят на твердую поверхность, покрытую гидрофобным субстратом. В случае отсутствия биосурфактантов полярные молекулы воды отталкиваются от гидрофобной поверхности, и капли остаются стабильными. Наоборот, в присутствии биосурфактантов капли расширяются или даже разрушаются из-за уменьшения силы отталкивания между каплей жидкости и гидрофобной поверхностью. Стабильность капли зависит от концентрации биосурфактантов и коррелирует с поверхностным и межфазным натяжением.
Подобный анализ был описан Перссон и Молин [47] с использованием поверхности стекла вместо поверхности, покрытой гидрофобным субстратом. В работе [48] показано, что этот метод может быть использован как количественный для очищенных биосурфактантов путем измерения размера капель с помощью микрометра. На этой основе скрининг может выполняться автоматически в микропланшетах, при этом бесклеточный супернатант окрашивали для улучшения визуального эффекта, как описано в работе [49]. Метод падения капли выполняется быстро и легко на небольшом объеме образца, не требует специального оборудования [50]. Кроме того, его можно проводить в микропланшетах [51]. Недостаток метода заключается в том, что в образце должно присутствовать больше количество биосурфактантов, чтобы происходило разрушение капель жидкости на гидрофобных поверхностях.
Метод анализа с помощью микропланшетов. Поверхностную активность биосурфактантов, продуцируемых разными бактериями, можно оценить качественно с помощью микроплашетного анализа, разработанного и запатентованного Во и Коттингем [52]. Метод основан на изменении оптического искажения, которое вызывается биосурфактантами в водной смеси. Чистая вода в гидрофобной лунке имеет ровную поверхность. Наличие биосурфактантов вызывает смачивание на краю лунок, поверхность жидкости становится вогнутой и принимает форму рассеивающей линзы. При выполнении анализа наносят 100 мкл образца жидкости от каждого штамма (среда, супернатант) в 96-луночный планшет, который помещают на листе бумаги с сеткой. Наличие
биосурфактантов в образце отражается вогнутой поверхностью. Оптическое искажение сетки обеспечивает качественный анализ при наличии биосурфактантов. Преимущества метода заключаются в простом быстром выполнении; высокая чувствительность позволяет выполнять анализ большого количества образцов одновременно, требуется небольшой объем образца (100 мкл). Кроме того, этот метод подходит для автоматизированного скрининга с высокой производительностью [45].
Анализ проницаемости. Метод разработан Мачеком с коллегами [49] и подходит для скрининга биосурфактантов в среде. Метод основан на взаимодействии двух нерастворимых фаз, которое приводит к изменению окраски. Для этого лунку микропланшета заполняют 150 мкл гидрофобной пасты, состоящей из смеси силикагеля с гидрофобным субстратом (углеводород, нефть, масло). Пасту покрывают 10 мкл гидрофобного субстрата. Затем образцы окрашивают добавлением 10 мкл краски к 90 мкл образца. При наличии биосурфактантов гидрофильная жидкость прорывается через барьер гидрофобной пленки в пасту. Силикагель входит в гидрофильную фазу, а верхняя фаза будет меняться от красного до белого в течение 15 минут. Описываемый эффект основан на том, что силикагель поступает в гидрофильную фазу из гидрофобной пасты гораздо быстрее, если присутствуют биосурфактанты. Образцы, в которых нет биосурфактантов, становится мутным, но остается красным. Это простой метод для качественного скрининга большого количества образцов. Он может применяться в качестве метода скрининга с высокой производительностью.
Анализ вытеснения нефти (Oil spreading assay). Анализ разбрасывания нефти разработан Морикаваром [53]. В чашку Петри помещают 40 мл дистиллированной воды, поверхность которой затем покрывают слоем гидрофобного вещества (10 мл сырой нефти). Для обнаружения биосурфактантов аккуратно наносят 10 мкл образца в центр гидрофобного слоя. При наличии биосурфактантов нефть вытесняется и образуется очищенная зона, диаметр которой на поверхности нефти коррелирует с активностью биосурфактантов, также называемой активностью вытеснения нефти. Для чистого биосурфактанта приведена линейная корреляция между количеством биосурфактанта и диаметром зоны вытеснения. Метод вытеснения нефти выполняется быстро и легко, не требует специального оборудования и позволяет проводить анализ с малым объемом пробы [54]. Он может применяться как при низкой активности биосурфактантов, так и при низкой их концентрации. Плаза с соавторами [50] и Юсеф с соавторами [55] продемонстрировали, что метод вытеснения нефти является надежным для обнаружения биосурфактантов, продуцируемых разными штаммами бактерий.
Определение эмульгирующей активности
Некоторые микроорганизмы продуцируют амфифильные и полифильные полимеры, которые обладают высокой и стабильной эмульгирующей активностью в системе «масло-вода», но не высокой поверхностной активностью. Для поиска таких микроорганизмов методы определения поверхностной активности среды не подходят. В этом случае следует оценивать способность продуцируемых микроорганизмами соединений эмульгировать две несмешивающиеся жидкости.
Индекс эмульгирования. Этот метод разработан Купером и Голденбергом [40]. Для определения индекса эмульгирования к воде добавляют гидрофобный субстрат (керосин, гексадекан или др.). Смесь интенсивно встряхивают в течение 2 минут. Через 24 часа измеряют высоту стабильного слоя эмульсии. Индекс эмульгирования через 24 часа (Е24) рассчитывается как отношение высоты слоя эмульсии к общей высоте жидкости:
^ высота слоя эмудьсин ^ 00 общая высота жидкости
Индекс эмульгирования Е24 коррелирует с концентрацией биосурфактантов, но не коррелирует с их поверхностной активностью. С помощью такого простого метода легко проводить скрининг бактерий, способных продуцировать биоэмульгаторы.
Гидрофобность клеточной поверхности
Среди микроорганизмов-деструкторов гидрофобных соединений распространено поглощение гидрофобных соединений в виде солюбилизированных капель. Продуцирование биосурфактантов приводит к увеличению псевдорастворимости гидрофобных веществ за счет образования эмульсии. Однако, в работе [56] продемонстрировано, что продуцируемый бактериями Rhodococcus equi Ои2 биосурфактант играет незначительную роль в деградации гексадекана. Авторы предположили, что основный путь поглощения углеводорода у данного штамма является прямой контакт со слоем углеводорода. Согласно другой гипотезе о роли биоПАВ в доступности гидрофобных субстратов для бактерий, биосурфактанты, связанные с клеточной стенкой, могут увеличивать гидрофобность клеточной поверхности, что способствует адгезии бактерий к углеводородам нефти [6]. При поглощении гидрофобных субстратов путем прямого контакта микроорганизмы непосредственно адсорбируются на жидких углеводородных субстратах, что приводит к тесному контакту клеток с субстратом [57]. В зависимости от механизма поглощения углеводородов микроорганизмы могут обладать высокой и/или низкой поверхностной гидрофобностью. Как правило, те микроорганизмы, которые способны поглощать углеводороды путем прямого контакта,
демонстрируют высокую гидрофобность клеточной поверхности. Гидрофобность клеточной поверхности определяют по адгезии микроорганизмов к углеводородам или гидрофобной поверхности полистирола.
Бактериальная адгезия к углеводородам (BATH). Метод разработан Розенберг и др. [58]. Это простой фотометрический метод для определения гидрофобности клеточной поверхности. Метод основан на степени сцепления клеток с капельками жидких углеводородов. Промытые клетки ресуспендируют в физраствор или воду, затем смешивают с определенным объемом жидкого углеводорода (гексадекана, октана). Интенсивно встряхивают, суспензию оставляют в течение 10 минут при комнатной температуре. Гидрофобные клетки связываются с капельками углеводорода и поднимаются вместе с ними. Аккуратно удаляют водную фазу и измеряют оптическую плотность при длине волны 600нм. Снижение мутности водной фазы коррелирует с гидрофобностью клеток. Процент клеток, связанных с гидрофобной фазой (H), рассчитывается по формуле:
где А0 - оптическая плотность суспензии до добавления субстрата; А -оптическая плотность водной фазы после добавления субстрата.
Количественное определение реплик. Метод разработан Розенберг [58] для идентификации и выделения гидрофобных микроорганизмов. Принцип метода заключается в присоединении бактериальных штаммов к гидрофобному полистиролу, что коррелирует с гидрофобностью клеточной поверхности. На плоский стерильный диск из полистирола вносят агар, содержащий колонии для исследования. Колонии, которые появились на поверхности полистирола, промывают проточной водой для удаления всех клеток, не связанных с гидрофобной поверхностью. Для визуализации прилипших колоний они фиксируются и окрашиваются. Для выделения гидрофобных штаммов реплика может быть перенесена на новую стерильную чашку с агаром. В работе [59] продемонстрировано, что гидрофобность клеточной поверхности сильно коррелирует со сродством к полистиролу. Этот метод является недорогим способом идентификации массива микробных штаммов для продукции биосурфактантов. Более того, идентификация и выделение потенциальных штаммов могут быть объединены в один этап исследования.
Заключение
Таким образом, для выявления микроорганизмов, способных продуцировать биосурфактанты, существуют различные быстрые методы, основанные как на общих для всех поверхностно-активных веществ свойствах, так и на индивидуальных особенностях биоПАВ, таких как способность изменять гидрофобность клеточных стенок. Тем не менее, для
скрининга микроорганизмов - эффективных продуцентов биоПАВ в среду является наиболее простой в исполнении и достоверный метод отрыва кольца для определения поверхностного натяжения на границе раздела «вода-воздух».
Список литературы
1. Rosenberg M. Microbial adhesion to hydrocarbons: twenty years of doing MATH // FEMS Microbiol. 2006. V. 262. P. 129-134.
2. Microbial biosurfactants production, applications and future potential / Banat I.M., Franzetti A., Gandolfi I. [et al.] // Appl Microbiol Biotechnol. 2010. V. 87. №. 2. P. 427-444.
3. Characterization of a biosurfactant produced by Pseudomonas cepacia CCT6659 in the presence of industrial wastes and its application in the biodegradation of hydrophobic compounds in soil / Silva E.J., Rocha e Silva N.M., Rufino R.D. [et al.] // Colloids Surf B Biointerfaces. 2014. V. 117. P. 3641.
4. Desai J.D., Banat I.M. Microbial production of surfactants and their commercial potential // Microbiol Mol Biol Rev. 1997. V. 61. № 1. P. 47-64.
5. Neu T.R. Significance of bacterial surface-active compounds in interaction of bacteria with interfaces // Microbiol Rev. 1996. V. 60. № 1. P. 151-166.
6. Ron E.Z., Rosenberg E. Natural roles of biosurfactants // Environ Microbiol. 2001. V. 3. № 4. P. 229-236.
7. Isolation and Analysis of Lipopeptides and High Molecular Weight Biosurfactants in Handbook of Hydrocarbon and Lipid Microbiology / Smyth T.J.P. [et al.]. Springer Berlin Heidelberg: Berlin, 2010. 4200 p.
8. Protocols for the Detection and Chemical Characterisation of Microbial Glycolipids in Hydrocarbon and Lipid Microbiology Protocols / Smyth T.J.P. [et al.]. Springer Berlin Heidelberg: Berlin, 2014. 320 p.
9. Production of rhamnolipids with a high specificity by Pseudomonas aeruginosa M408 isolated from petroleum-contaminated soil using olive oil as sole carbon source / Ji F., Li L., Ma S. [et al.] // Ann Microbiol. 2016. V. 66. № 3. P. 1145-1156.
10. Biosurfactant production by Pseudomonas aeruginosa DSVP20 isolated from petroleum hydrocarbon-contaminated soil and its physicochemical characterization / Sharma D., Ansari M., Al-Ghamdi A. [et al.] // Environ Sci Pollut Res. 2015. V. 22. № 22. P. 7636-7643.
11. Production of microbial rhamnolipid by Pseudomonas aeruginosa MM1011 for ex situ enhanced oil recovery / Amani H., Muller M.M., Syldatk C. [et al.] // Appl Biochem Biotechnol. 2013. V. 170. № 5. P. 1080-1093.
12. Characterization of hydrocarbon-degrading and biosurfactant-producing Pseudomonas sp. P-1 strain as a potential tool for bioremediation of
petroleum-contaminated soil / Pacwa-Plociniczak M., Plaza G. A., Poliwoda A. [et al.] // Environ Sci Pollut Res Int. 2014. V. 21. № 15. P. 9385-95.
13. Isolation and characterization of rhamnolipid-producing bacterial strains from a biodiesel facility / Rooney A.P., Price N.P., Ray K.J. [et al.] // FEMS Microbiol Lett. 2009. V. 295. № 1. P. 82-7.
14. Formation- Isolation and characterization of trehalose dimycolates from Rhodococcus erythropolis grown on n-alkanes / Rapp P., Bock H., Wray V. [et al.] // Microbiology. 1979. № 115. P. 13.
15. Rapp P., Gabriel-Jurgens L.H. Degradation of alkanes and highly chlorinated benzenes, and production of biosurfactants, by a psychrophilic Rhodococcus sp. and genetic characterization of its chlorobenzene dioxygenase // Microbiology. 2003. V. 149. № 10. P. 2879-90.
16. Alkanotrophic Rhodococcus ruber as a biosurfactant producer / Philp J.C., Kuyukina M.S., Ivshina I.B. [et al.] // Appl Microbiol Biotechnol. 2002. V. 59. № 2-3. P. 318-24.
17. The physicochemical properties and chemical composition of trehalose lipids produced by Rhodococcus erythropolis 51T7 / Marques A.M., Teruel J.A., Ortiz A. [et al.] // Chem Phys Lipids. 2009. V. 158. № 2. P. 110-7.
18. Structural characterization and surface-active properties of a succinoyl trehalose lipid produced by Rhodococcus sp. SD-74 / Tokumoto Y., Nomura N., Uchiyama H. [et al.] // J Oleo Sci. 2009. V. 58. № 2. P. 97-102.
19. White D.A., Hird L.C., Ali S.T. Production and characterization of a trehalolipid biosurfactant produced by the novel marine bacterium Rhodococcus sp., strain PML026 // J Appl Microbiol. 2013. V. 115. № 3. P. 744-55.
20. Extracellular aromatic biosurfactant produced by Tsukamurella pseudospumae and T. spumae during growth on n-hexadecane / Kugler J.H., Kraft A., Heissler S. [et al.] // J Biotechnol. 2015. V. 211. P. 107-14.
21. Production of new types of sophorolipids by Candida batistae / Konishi M., Fukuoka T., MoritaT. [et al/] // J Oleo Sci. 2008. V. 57. № 6. P. 359-69.
22. Daverey A., Pakshirajan K. Sophorolipids from Candida bombicola using mixed hydrophilic substrates: production, purification and characterization // Colloids Surf B Biointerfaces. 2010. V. 79. № 1. P. 246-53.
23. Sophorolipids Production by Candida bombicola ATCC 22214 and its Potential Application in Microbial Enhanced Oil Recovery / Elshafie A.E.J., Al-Wahaibi S.J., Al-Bemani Y.M. [et al.] // Front Microbiol. 2015. V. 6. P. 1324.
24. Physiological differences in the formation of the glycolipid biosurfactants, mannosylerythritol lipids, between Pseudozyma antarctica and Pseudozyma aphidis / Morita T.K., Fukuoka M., Imura T. [et al.] // Appl Microbiol Biotechnol. 2007. V. 74. № 2. P. 307-15.
25. Suthar H., Nerurkar A. Characterization of Biosurfactant Produced by Bacillus licheniformis TT42 Having Potential for Enhanced Oil Recovery // Appl Biochem Biotechnol. 2016. V. 180. № 2. P. 248-260.
26. Biniarz P.B., Feder-Kubis G., Krasowska J. The lipopeptides pseudofactin II and surfactin effectively decrease Candida albicans adhesion and hydrophobicity // Antonie van Leeuwenhoek. 2015. V. 108. № 2. P. 343-353.
27. Lipopeptide biosurfactant production bacteria Acinetobacter sp. D3-2 and its biodegradation of crude oil / Bao M.P., Wang Y., Sun L. [et al.] // Environ Sci Process Impacts. 2014. V.16. № 4. P. 897-903.
28. A novel lipopeptide produced by a Pacific Ocean deep-sea bacterium, Rhodococcus sp. TW53 / Peng F., Wang Y., Sun F. [et al.] // J Appl Microbiol. 2008. V. 105. № 3. P. 698-705.
29. A new lipopeptide biosurfactant produced by Arthrobacter sp. strain MIS38 / Morikawa M.D., Takao H., Murata T. [et al.] // J Bacteriol. 1993. V. 175. № 20. P. 6459-6466.
30. Cooper D.G., Zajic J.E., Gerson D.F. Production of surface-active lipids by Corynebacterium lepus // Appl Environ Microbiol. 1979. V. 37 № 1. P. 4-10.
31. Macdonald C.R., Cooper D.G., Zajic J.E. Surface-active lipids from Nocardia erythropolis grown on hydrocarbons // Appl Environ Microbiol. 1981. V. 41. № 1. P. 6.
32. Bodour A.A., Guerrero-Barajas C., Jiorle BV. Structure and characterization of flavolipids, a novel class of biosurfactants produced by Flavobacterium sp. strain MTN11 // Appl Environ Microbiol. 2004. V. 70. P. 6.
33. Nwaguma I.V., Chikere C.B., Okpokwasili G.C. Isolation, characterization, and application of biosurfactant by Klebsiella pneumoniae strain IVN51 isolated from hydrocarbon-polluted soil in Ogoniland, Nigeria // Bioresources and Bioprocessing. 2016. V. 3. № 1. P. 40.
34. Janek T., Lukaszewicz M., Krasowska A. Identification and characterization of biosurfactants produced by the Arctic bacterium Pseudomonas putida BD2 // Colloids Surf B Biointerfaces. 2013. V. 110. P. 379-86.
35. Alasan, a new bioemulsifier from Acinetobacter radioresistens / Navon-Venezia S.Z., Gottlieb Z., Legmann A. [et al.] // Appl Environ Microbiol. 1995. V. 61. № 9. P. 3240-3244.
36. Navon-Venezia S.B., Ron E., Rosenberg, E. Z. The bioemulsifier alasan: role of protein in maintaining structure and activity // Appl Microbiol Biotechnol. 1998. V. 49. № 4. P. 382-384.
37. Toren A.O., Ron Y., Rosenberg E Z. The Active Component of the Bioemulsifier Alasan from Acinetobacter radioresistens KA53 Is an OmpA-Like Protein // J Bacteriol. 2002. V. 184. № 1. P. 165-170.
38. Kaplan N., Zosim Z., Rosenberg E. Reconstitution of emulsifying activity of Acinetobacter calcoaceticus BD4 emulsan by using pure
polysaccharide and protein // Appl Environ Microbiol. 1987. V .53. № 2. P. 4406.
39. Biosurfactants. Advances in experiamental medicine and biology / Sen R. (ed). Springer Science. New York, 2010. 361p.
40. Cooper D.G., Goldenberg B.G. Surface-active agents from two Bacillus species // Appl Environ Microbiol. 1987. V. 53. № 2. P. 7.
41. Willumsen P.A., Karlson U. Screening of bacteria, isolated from PAH-contaminated soils, for production of biosurfactants and bioemulsifiers // Biodegradation. 1996. V. 7. № 5. P. 415-423.
42. van der Vegt W. Assessment of bacterial biosurfactant production through axisymmetric drop shape analysis by profile // Appl Microbiol Biotechnol. 1991. V. 35. № 6. P. 766-770.
43. Rotenberg Y., Boruvka L., Neumann A.W. Determination of surface tension and contact angle from the shapes of axisymmetric fluid interfaces // Journal of Colloid and Interface Science. 1983. V. 93. № 1. P. 169-183.
44. Tadros T.F. Adsorption of Surfactants at the Air/Liquid and Liquid/Liquid Interfaces, in Applied Surfactants. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2005. P. 73-84.
45. Chen C.Y., Baker S.C., Darton R.C. The application of a high throughput analysis method for the screening of potential biosurfactants from natural sources // J Microbiol Methods. 2007. V. 70. № 3. P. 503-10.
46. Jain D.K., Collins-Thompson D.L., Lee H., A drop-collapsing test for screening surfactant-producing microorganisms // J Microbiol Methods. 1991. V. 13. № 4. P. 271-279.
47. Persson A., Molin G. Capacity for biosurfactant production of environmental Pseudomonas and Vibrionaceae growing on carbohydrates // Appl Microbiol Biotechnol. 1987. V. 26. № 5. P. 439-442.
48. Bodour A.A., Miller-Maier R.M. Application of a modified drop-collapse technique for surfactant quantitation and screening of biosurfactant-producing microorganisms // J Microbiol Methods. 1998. V. 32. № 3. P. 273280.
49. Maczek J., Junne S., Götz P. Examining biosurfactant producing bacteria - an example for an automated search for natural compounds, in Application Note CyBio AG. 2007. Madame Curie Bioscience Database/ Режим доступа: [https: //www.ncbi. nlm. nih. gov/books/NBK6189/].
50. Plaza G.A., Zjawiony I., Banat I.M. Use of different methods for detection of thermophilic biosurfactant-producing bacteria from hydrocarbon-contaminated and bioremediated soils // J Pet Sci Eng. 2006. V.50. № 1. P. 7177.
51. Tugrul T., Cansunar E. Detecting Surfactant-producing Microorganisms by the Drop-collapse Test // World J Microbiol Biotechnol. 2005. V. 21. № 6. P. 851-853.
52. Vaux D., Cottingham M. Method and apparatus for measuring surface configuration. // Patent US7224470 B2. Pub. 29.05.2007
53. Morikawa M., Hirata Y., Imanaka T. A study on the structure-function relationship of lipopeptide biosurfactants // Biochim Biophys Acta. 2000.V. 1488. № 3. P. 211-8.
54. Fracchia L., C.M., Martinotti M.G., Banat I.M. Biosurfactants and bioemulsifiers biomedical and related applications: Present status and future potentials // Biomedical Science, Engineering and Technology. 2012. P. 48.
55. Comparison of methods to detect biosurfactant production by diverse microorganisms / Youssef N.H., Duncan K.E., Nagle D.P. [et al.] // J Microbiol Methods. 2004. V. 56. № 3. P. 339-47.
56. Lang S., Philp J.C. Surface-active lipids in Rhodococci // Antonie Van Leeuwenhoek. 1998. V.74. № 1-3. P. 59-70.
57. Li, Y., Wang H., Hua F. Uptake Modes of Fluoranthene by Strain Rhodococcus Sp. Bap-1// Biotechnol Biotechnol Equip. 2014. V. 27. № 6. P. 4256-4262.
58. Rosenberg M. Bacterial adherence to polystyrene: a replica method of screening for bacterial hydrophobicity // Appl Environ Microbiol. 1981. V. 42. № 2. P. 375-377.
59. Pruthi V., Cameotra S.S. Rapid identification of biosurfactant-producing bacterial strains using a cell surface hydrophobicity technique // Biotechnology Techniques. 1997. V. 11. № 9. P. 671-674.
Понаморева Ольга Николаевна, д-р хим. наук, зав. кафедрой, olgaponamoreva'amail. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Нечаева Ирина Александровна, канд. биол. наук, доц., nechaeva1902@gmail. com, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Лыонг Тхи Мо, канд. хим. наук, liiongmoaimail. ru, Вьетнам, г. Хошимин, Российско-вьетнамский тропический научно-исследовательский и технологический центр
SCREENING METHODS FOR BIOSURFACTANT-PRODUCING BACTERIA
(MINI REVIEW)
T. M. Luong, I. A. Nechaeva, O. N. Ponamoreva
For identification microorganisms capable of producing biosurfactants there are various quick methods based on both the properties common to all surfactants and the individual characteristics of biosurfactants, such as the ability to change the hydrophobicity of cell walls. Nevertheless, for screening microorganisms - effective producers of biosurfactants, the ring detachment methodfor determining the surface tension at the water - air interface is the most simple and reliable.
Key words: biosurfactant, microorganisms-degrading hydrocarbon, screening of microorganism, surface activity, emulsifying activity.
Ponamoreva Olga Nikolaevna, doctor of chemical sciences, manager of kathedra, olgaponamorevaaimail.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Nechaeva Irina Alexandrovna, candidate of biological sciences, docent, nechae va1902:'a gmail. com, Russia, Tula, Tula State University,
Luong Txy Mo, candidate of chemical sciences, luongmo'amail. ru, Vietnam, Ho Chi Minh, Russian-Vietnamese Tropical Research and Technology Center (Tropical Center)
