Оптимизация условий культивирования штаммов микроорганизмов для биологической очистки сточных вод Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

УДК 574.635+628.35.034.2

1 ©

Хасенова Э.Ж., Махатова А.С, Молдагулова Н.Б.

1 К. в. н.

РГП «Национальный центр биотехнологии» КН МОН РК

ОПТИМИЗАЦИЯ УСЛОВИЙ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ШТАММОВ МИКРООРГАНИЗМОВ ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Аннотация

Отработаны и подобраны оптимальные параметры культивирования микроорганизмов используемых для очистки сточных вод. Установлено, что максимальное накопление культур отмечается при соблюдении следующих параметров: инокуляция клеток в концентрации от 100 000 до 100 000 000 кл/см , температура культивирования от 20°С до 370С, продолжительность культивирования 24-72 ч., рН среды от 5 до 7.

Summary

The optimal cultivation conditions of microorganisms for bioremediation of wastewater were found and selected. The maximum accumulation of microorganisms was thanks to the following parameters: cell concentration of 100 000 to 100 000 000 cells/cm3, the temperature cultivation from 200C to 370C, the cultivation during 24-72 h., pHfrom 5 to 7.

Введение.

Проблема очистки сточных вод больших городов весьма актуальна. Для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод от целого ряда загрязнений широкое распространение получил метод биологической очистки. Основными биологическими агентами, осуществляющими биоразрушение загрязняющих веществ, являются микроорганизмы, обладающие огромным разнообразием ферментных систем и большой лабильностью метаболизма. Комплекс микроорганизмов активного ила использует в качестве источника питания органические вещества сточных вод. [1,2].

Для разработки препарата с целью очистки сточных вод необходимым условием разработки технологии биодеградации данных веществ является выбор эффективных штаммов-деструкторов и определение факторов, влияющих на процесс биодеградации [3,4,5].

Цель работы состояла в отработке оптимальных условий культивирования микроорганизмов, перспективных в создании микробного препарата для очистки сточных вод.

Материалы и методы.

Микроорганизмы-деструкторы: Rhodococcus erythropolis ДН-1, Ochrobacter sp. Э3, Serratia marsencens Н3К, Bacillus amylofaciens И-15, Lactobacillus fermentum ТВ4,

Lactococcus lactis 0024, Lactobacillus delbrueskii Кеф5, Bacillus methylotrophicus НБ1, Bacillus sp. НБ2 , Bacillus sp./К и Bacillus pumilus /М.

Питательные среды: МПБ, СПБ, минеральная среда Ворошиловой-Диановой, МББ-Г

Культивирование бактерий осуществляли в колбах Эрленмейера объемом 250 мл с питательной средой в объеме 100 мл. Выбор оптимальных параметров культивирования проводили в интервале температуры инкубирования (200С; +300С; +370С), концентрации клеток (10 000, 100 000, 10 000 000, 100 000 000, 1 000 000 000кл/см3), времени

культивирования (24 ч., 48 ч., 72 ч., 96 ч., 128 ч.) до достижения количества КОЕ/мл не менее 1109, рН (3, 5, 7, 9) и питательной среды (Ворошиловой-Диановой, МПБ, СПБ, МЯБ-1). Все культуры за исключением молочно-кислых бактерий культивировали на качалке при 150-

© Хасенова Э.Ж., Махатова А.С, Молдагулова Н.Б., 2015 г.

180 об\мин. Молочно-кислые бактерий культивировали общепринятым стационарным методом культивирования.

Результаты и обсуждение.

Создание благоприятных условий культивирования штамма является важным критерием для проведения процесса. В связи с этим, нами была проведена серия экспериментов по отработке оптимильных параметров культивирования активных штаммов микроорганизмов Rhodococcus erythropolis ДН-1, Ochrobacter sp. Э3, Serratia marsencens Н3К, Bacillus amylofaciens И-15, Lactobacillus fermentum ТВ4, Lactococcus lactis 0024, Lactobacillus delbrueskii Кеф5, Bacillus methylotrophicus НБ1, Bacillus sp. НБ2 , Bacillus sp. К и Bacillus pumilus М в зависимости от вносимой концентрации клеток (100 000, 1 000 000, 10 000 000, 100 000 000, 1000 000 000кл/см3), температуры инкубирования (+15 0С; +20+5 0С; +300С; +370С; +400С), сроков культивирования (24 ч., 48 ч., 72 ч., 96 ч., 128 ч.), рН

значений (3, 5, 7, 9) и питательной среды (Ворошиловой-Диановой, МПБ, СПБ, МЯБ-1).

В процессе подбора питательной среды для культивирования бактерий с целью получения наибольшего выхода биомассы было установлено, что выделенные штаммы репродуцируются во всех используемых питательных средах. При этом средний биологический титр клеток на минеральной среде Ворошиловой -Диановой составляет 107 КОЕ/см2, на средах СПБ, МПБ - 109 КОЕ/ см2 для всех культур, кроме молочнокислых бактерий. Накопление молочнокислых бактерий на среде МЯБ 1 составило 10 КОЕ/ см . Учитывая доступность используемых реагентов и большой выход биомассы для всех видов микроорганизмов, кроме молочнокислых бактерий была отобрана среда СПБ, а для молочнокислых бактерий МЯБ 1.

3

При испытании вносимой концентрации клеток от 1000 000 до 1000 000 000 кл/см существенной разницы не наблюдалось. А при испытании концентрации клеток 100 000 кл/см3 показатели титра клеток показали на один порядок ниже.

Далее изучали накопление биомассы в зависимости от температуры в диапазоне +15 0С, +20+5 0С, +35+1 0С, +40+1 0С. Оценку накопления микробных клеток проводили по изменению оптической плотности, оценивая рост в изучаемом температурном диапазоне.

Таким образом, в процессе изучения накопления микробной биомассы в зависимости от температурного режима установлено, что при температурах культивирования +20+50С, +35+1 0С отмечается визуально обильный рост микробных клеток, высокие показатели оптической плотности, а при температурах +15 0С и +40+1 0С значения ОП ниже, что свидетельствовало об среднем росте бактерий при данных температурах.

Полученные данные позволили сделать заключение о том, что исследуемые штаммы предпочтительнее выращивать при температуре от 200С до 370С. Дальнейшие исследования проводились в диапазоне данных температур.

В следующей серии опытов определяли влияние рН значений на степень накопления микробных клеток. С этой целью готовили питательные среды с различной кислотностью ( рН 3, рН 5, рН 7, рН 9). Рост микробных клеток в процессе культивирования оценивали визуально и по изменению оптической плотности клеток.

В результате культивирования штаммов на среде с заданными кислотностями было установлено, что обильный рост для всех культур микроорганизмов наблюдали при значении рН 5,0-7,0.

Выводы.

При отработке параметров культивирования культур в зависимости от используемой питательной среды было установлено, что максимальное накопление биомассы отмечается при использовании для культивирования молочно-кислых бактерий селективная среда МЯБ- 1, а для остальных культур универсальная среда СПБ.

Максимальное накопление культур отмечается при соблюдении следующих параметров культивирования: инокуляция клеток в концентрации от 1 000 000 до 100 000 000 кл/см3, температура культивирования от 200С до 370С, сроки культивирования 24-128 ч., значение рН среды от 5 до 7.

Таким образом, были отработаны и подобраны оптимальные условия для

культивирования штаммов микроорганизмов, предназначенных для очистки сточных вод.

Литература

1. Беляев А.Н., Васильев Б.В., Маскалёва С.Е., Мишуков Б.Г., Соловьёва В.А. Удаление азота и фосфора на канализационных очистных сооружениях // Водоснабжение и санитарная техника. -2008. - №9. - С. 38-43.

2. Губайдуллина Г.М., Жакитова Г.У. Изучение сорбционной способности пористых алюмосиликополифосфатов // Тез. докл. науч. конфер. молодых ученых «Научные достижения молодых ученых - химиков Казахстана». - Алматы, - 2003. - С.64-65.

3. Тапалова А.С., Назаров Е.А., Калдарова Т. Использование неорганических сорбентов при очистке сточных вод в нефтяной промышленности // Молодой ученый. - 2014. - №4(1). - С. 16-

17.