CC BY
15
DOI 10.31588/2413 -4201-1883-244-4-23 8-242
УДК 636.09:620.1:602,42
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ ФРАКЦИИ АКТИВИРОВАННОГО ЦЕОЛИТА ПО КОНЦЕНТРАЦИИ ВОДОРОДНЫХ ИОНОВ ДЛЯ ИЗМЕНЕНИЯ РЕАКЦИИ
СРЕДЫ
Чернов А.Н. - д.б.н., зав. отделом животноводства и ветеринарии, гл.н.с., Прищепенко Е.А. - к.с.-х.н, руководитель, Халилуллина Г.Р. - м.н.с., Афордоаньи Д.М. - к.б.н., н.с.
Татарский НИИАХП ФГБУН «Казанский научный центр Российской академии наук»
Ключевые слова: концентрация водородных ионов, активированные цеолиты, микроорганизмы, бактериостатическое действие
Keywords: Hydrogen ion concentration, activated zeolites, microorganisms, bacteriostatic
effect
Получение безопасной и качественной продукции АПК с использованием природных агроминералов является залогом успешного развития любого государства. Каждый организм должен находить в окружающей среде вещества, необходимые в качестве источника энергии и материала для клеточного биосинтеза. В естественных условиях микроорганизмы растут, обеспечивая питательными веществами свои потребности [1, 2].
Прокариоты отличаются от других живых существ на Земле исключительным разнообразием своего метаболизма, которое проявляется в их способности использовать источники питательных веществ и осуществлять биохимические превращения, недоступные другим организмам. В качестве источника энергии они могут использовать как солнечный свет (фототро-фы), так и энергию химических соединений (хемотрофы); в качестве источника углерода — неорганические (литотрофы или автотрофы) и органические соединения (органотрофы или гетеротрофы). Питательные вещества, используемые гетеротрофными микроорганизмами, весьма разнообразны. Практически для каждого природного органического соединения можно найти микроорганизм, обеспечивающий его разложение, поэтому микроорганизмам принадлежит ведущая роль в круговороте веществ в природе. Прокариоты способны утилизировать и многие синтетические вещества, в том числе биоциды. Наиболее
доступны для гетеротрофов в качестве источника углерода разнообразные углеводы, аминокислоты, органические кислоты, нуклеотиды. Источниками азота, фосфора и серы могут служить как органические (пептиды, аминокислоты, нуклеотиды) так и неорганические соединения [1, 2, 4].
Для культивирования различных микроорганизмов нужны среды разного химического состава, соответствующие требованиям данного вида. Всякая питательная среда должна удовлетворять следующим требованиям: содержать все необходимые для роста и размножения микроба вещества, иметь достаточную влажность, соответствующую реакцию среды (рН), изотоничной для микробных клеток, обладать определенным окислительно-восстановительным потенциалом. Среды должны быть по возможности унифицированными в отношении основных компонентов: содержание суммарного азота аминогрупп, аминокислот и низших полипептидов должно составлять 0,8-1,2 г/л, общего азота 2,5-3 г/л, хлоридов (в пересчете на хлорид натрия) - 0,5-0,8 %.
Существенное значение на рост микроорганизмов оказывает концентрация водородных ионов. Микроорганизмы, растущие при низких значениях рН, называют ацидофилами, при высоких - алкалифила-ми, при течениях, близких к нейтральному - нейтрофилами. При конструировании и использовании питательных сред необходимо создавать условия, поддерживающие
оптимум рН для данного вида, включая в среду вещества, обладающие буферными свойствами. Многие патогенные бактерии способны существовать в относительно узком диапазоне рН, поэтому большинство диагностических сред имеют значение рН около 7. Поэтому изменение концентрации водородных ионов приводит к нарушению метаболизма условно-патогенной микрофлоры и ее гибели [3, 5, 6, 7, 8].
Цель исследования - определить оптимальную фракцию активированного
Использовали: прибор Ph-метр Hanna edge (копании Hanna Instruments); дистиллированная вода pH - 6,9. Температура в ходе эксперимента не менялась и составляла 25 0С.
Результаты исследований. Как известно, многие патогенные бактерии спо-
На первом этапе провели исследования активированного цеолита, в соотношении 1:1 с дистиллированной водой (Таблица 3). Как видно из таблицы, наибольшая рН цеолитного раствора, в зависимости от времени была у фракции размером 0-0,2 мм, которая была минимальна рН-10,05 через 30 сек после внесения цеолита в дистиллированную воду, а максимальной рН-10,44.
цеолита по концентрации водородных ионов для изменения реакции любой среды, где могут быть условно-патогенные микроорганизмы.
Материал и методы исследований. Изучали концентрацию водородных ионов различных фракций активированного цеолита (Таблица 1), с разведением в дистиллированной воде в соотношении 1:1, 1:2, 1:4, 1:6, 1:8, 1:10, с периодом экспозиции 30 сек, 10 мин, 15 мин, 30 мин.
собны существовать в относительно узком диапазоне рН, поэтому большинство диагностических сред имеют значение рН около 7. Условия рН для роста некоторых прокариот различаются по своим требованиям к рН среды (Таблица 2).
Аналогичным образом получили результаты после внесения активированного цеолита в дистиллированную воду, в соотношении 1:2, 1:4, 1:6, 1:8, 1:10 (Таблица 4, 5, 6, 7, 8).
Как видно из таблицы 4, рН цео-литного раствора изменялась в зависимости от времени, и у фракции размером 00,2 мм, составила рН-10,05 через 30 сек после внесения цеолита в дистиллирован-
Таблица 1 - Показатели фракций активированного цеолита
Показатель Размер фракции цеолита, мм
0-0,04 0-0,2 0,2-0,8 0,8-2,5 2,5-5
Плотность, кг/м3 290-410 680-750 660-680 640-650 2,5-5,0
Влажность, % 2,0 1,8 1,7 1,4 1,2
Таблица 2 - Условия рН для роста некоторых прокариот
Микроорганизм Минимум рН Оптимум рН Максимум рН
Thiobacillus thiooxidans 0,5 2,0-2,8 4,0-6,0
Sulfobolus acidocaldarius 1,0 2,0-3,0 5,0
Bacillus acidocaldarius 2,0 4,0 6,0
Zymomonas lindneri 3,5 5,5-6,0 7,5
Lactobacillus acidophilus 4,0-4,6 5,8-6,6 6,8
Staphylococcus aureus 4,2 7,0-7,5 9,3
Esherichia coli 4,4 6,0-7,0 9,0
Clostridium sporogenes 5,0-5,8 6,0-7,6 8,5-9,0
Erwinia carotovora 5,6 7,1 9,3
Pseudomonas aeruginosa 5,6 6,6-7,0 8,0
Thiobacillus novellus 5,7 7,0 9,0
Streptococcus pneumoniae 6,5 7,8 8,3
Nitrobacter sp. 6,6 7,6-8,6 10,0
ную воду, а через 15 мин, рН-10,44.
Как видно из таблицы 5, рН цео-литного раствора, где для приготовления была фракция размером 0-0,2 мм, составила рН-10,3 через 30 сек после внесения цеолита в дистиллированную воду, а через 15 мин, показатель рН раствора не изменился.
Как видно из таблицы 6, рН цео-литного раствора, где для приготовления была фракция размером 0-0,2 мм, составила рН- 10,28 через 30 сек после внесения цеолита в дистиллированную воду, а через 15 мин, показатель рН раствора составил-10,24.
Таблица 3 - Концентрации водородных ионов в цеолитном растворе, соотношение 1:1
Размер цеолита, мм рН цеолитной суспензии, в зависимости от времени
30 сек 10 мин 15 мин 30 мин
0-0,04 8,01 8,2 8,15 8,1
0-0,2 10,05 10,35 10,44 10,38
0,2-0,8 8,5 8,45 8,58 8,46
0,8-2,5 8,33 7,71 7,79 7,89
2,5-5 8,96 8,58 8,64 8,77
Таблица 4 - Концентрации водородных ионов в цеолитном растворе, соотношение 1:2
Размер цеолита, мм рН цеолитного раствора, в зависимости от времени
30 сек 10 мин 15 мин 30 мин
0-0,04 8,01 8,2 8,15 8,1
0-0,2 10,05 10,35 10,44 10,38
0,2-0,8 8,5 8,45 8,58 8,46
0,8-2,5 8,33 7,71 7,79 7,89
2,5-5,0 8,96 8,58 8,64 8,77
Таблица 5 - Концентрации водородных ионов в цеолитном растворе, соотношение 1:4
Размер цеолита, мм рН цеолитного раствора, в зависимости от времени
30 сек 10 мин 15 мин 30 мин
0-0,04 8,69 8,76 8,58 8,65
0-0,2 10,3 10,25 10,3 10,27
0,2-0,8 8,99 9,02 8,99 8,87
0,8-2,5 8,33 8,25 8,27 8,3
2,5-5,0 8,67 8,67 8,58 8,63
Таблица 6 - Концентрации водородных ионов в цеолитном растворе, соотношение 1:6
Размер цеолита, мм рН цеолитного раствора, в зависимости от времени
30 сек 10 мин 15 мин 30 мин
0-0,04 8,85 8,81 8,83 8,8
0-0,2 10,28 10,22 10,24 10,18
0,2-0,8 9,11 9,1 9,12 9,01
0,8-2,5 8,47 8,45 8,45 8,51
2,5-5,0 8,8 8,73 8,69 8,74
Как видно из таблицы 7, рН цео-литного раствора, где для приготовления была фракция размером 0-0,2 мм, составила рН- 10,33 через 30 сек после внесения цеолита в дистиллированную воду, а через
15 мин, показатель рН раствора составил-10,3.
Как видно из таблицы 8, рН цео-литного раствора, где для приготовления была фракция размером 0-0,2 мм, состави-
ла рН- 10,25 через 30 сек после внесения цеолита в дистиллированную воду, а через 15 мин, показатель рН раствора составил -10,27. Таким образом, фракция активиро-
Заключение. По результатам проведенных исследований установлено, что оптимальной для изменения ростовой среды для биологических патогенных микроорганизмов является фракция активированного цеолита размером 0-0,2 мм, происходит изменение среды с увеличением показателя щелочности. Установлена отличительная особенность изменения концентрации водородных ионов у различных фракций активированного цеолита. Исследования показали, что после внесения цеолита в дистиллированную воду происходит изменение концентрации водородных ионов. Установлено, что независимо от времени и концентрации данный показатель сохраняется во всех разведениях от 1:1 до 1:10, с показателем рН>10. Наименьшее изменение рН раствора происходило у фракции 0,8-2,5 мм, далее наблюдался незначительный рост у других фракций. Данные исследования будут продолжены.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Равилов, А.З. Микробиологические среды / А.З. Равилов, Р.Я. Гильмут-динов, М.Ш. Хусаинов // Казань. - изд. «Фэн». - 1999. - С.168
ванного цеолита размером 0-0,2 способна изменить реакцию любой среды, где имеются патогенные биологические агенты.
2. Телишевская, А.Я. Белковые гид-ролизаты: получение, состав, применение / А.Я. Телишевская. - М.: Издательство «Россельхозакадемия». - 2000. - С. 128.
3. Cotter, P.D. Surviving the acid test: responses of gram-positive bacteria to low pH / P.D. Cotter, H. Colin // Microbiology and molecular biology reviews. - 2003. - P. 429453.
4. Kennedy, A.C. Bacterial diversity in agroecosystems. Invertebrate biodiversity as bioindicators of sustainable landscapes / A. C. Kennedy // Elsevier. - 1999. - P. 6576
5. Lee, Y.J. Effect of pH on microbial hydrogen fermentation / Y.J. Lee, T. Miyaha-ra, T. Noike // Journal of Chemical Technology & Biotechnology. - 2002. - P .694-698
6. Lowe, S.E. Biology, ecology, and biotechnological applications of anaerobic bacteria adapted to environmental stresses in temperature, pH, salinity, or substrates /S.E Lowe, K.J. Mahendra, J.G. Zeikus // Microbiology and Molecular Biology Reviews. - 1993. - P. 451-509.
7. Rothschild, L.J. Life in extreme environments / L.J. Rothschild, R.L. Mancinelli // Nature. - 2001. - P. 1092-1101
Таблица 7 - Концентрации водородных ионов в цеолитном растворе, соотношение 1:8
Размер цеолита, мм рН цеолитного раствора, в зависимости от времени
30 сек 10 мин 15 мин 30 мин
0-0,04 8,9 8,9 8,92 8,89
0-0,2 10,33 10,32 10,3 10,3
0,2-0,8 9,18 9,17 9,14 9,2
0,8-2,5 8,57 8,48 8,6 8,73
2,5-5,0 8,77 8,77 8,76 8,8
Таблица 8 - Концентрации водородных ионов в цеолитном растворе, соотношение 1:10
Размер цеолита, мм рН цеолитного раствора, в зависимости от времени
30 сек 10 мин 15 мин 30 мин
0-0,04 8,96 8,93 8,95 8,92
0-0,2 10,25 10,27 10,27 10,3
0,2-0,8 9,1 9,21 9,21 9,13
0,8-2,5 8,27 8,31 8,29 8,36
2,5-5,0 8,79 8,77 8,77 8,75
8. Zijlstra, H.JP. Early diagenetic silica precipitation, in relation to redox boundaries and bacterial metabolism, in Late Creta-
ceous chalk of the Maastrichtian type locality / H.JP. Zijlstra // Geologie en Mijnbouw. -1987. - P. 343-355
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ ФРАКЦИИ АКТИВИРОВАННОГО ЦЕОЛИТА ПО КОНЦЕНТРАЦИИ ВОДОРОДНЫХ ИОНОВ ДЛЯ ИЗМЕНЕНИЯ РЕАКЦИИ СРЕДЫ
Чернов А.Н., Прищепенко Е.А., Халиллуллина Г.Р., Афордоаньи Д.М.
Резюме
По результатам проведенных исследований установлено, что оптимальной для изменения ростовой среды для биологических патогенных микроорганизмов является фракция активированного цеолита размером 0-0,2 мм, происходит изменение среды с увеличением показателя щелочности. Установлена отличительная особенность изменения концентрации водородных ионов у различных фракций активированного цеолита. Исследования показали, что после внесения цеолита в дистиллированную воду происходит изменение концентрации водородных ионов. Установлено, что независимо от времени и концентрации данный показатель сохраняется во всех разведениях от 1:1 до 1:10, с показателем рН>10. Наименьшее изменение рН раствора происходило у фракции 0,8-2,5 мм, далее наблюдался незначительный рост у других фракций.
THE DETERMINATION OF OPTIMAL FRACTIONS OF ACTIVATED ZEOLITE ON HYDROGEN ION CONCENTRATION IN CHANGING THE REACTION OF MEDIUM
Chernov A.N., Prishchepenko A.E., Khalillullina G.R., Afordоanyi D.M.
Summay
According to the results of the research, it was found that the optimal growth medium for biological pathogenic microorganisms is a fraction of activated zeolite with a size of 0-0.2 mm. This causes a change in the medium with an increase in the alkalinity index. A distinctive feature of the change in the concentration of hydrogen ions in various fractions of activated zeolite is established. Studies have shown that after the introduction of the zeolite in distilled water there is a change in hydrogen ion concentration. It was found that regardless of time and concentration, this indicator is preserved in all dilutions from 1:1 to 1: 10, with a pH>10. The smallest change in the pH of the solution occurred in the 0.8-2.5 mm fraction, followed by a slight increase in other fractions.
