CC BY
45
ОПТИМИЗАЦИЯ УСЛОВИЙ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ШТАММОВ
МИКРООРГАНИЗМОВ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ОБЕЗВОЖЕННЫХ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД Хасенова Э.Ж.1, Аюпова А.Ж.2, Сембаева Д.Ж.3, Сарсенова А.С.4, Молдагулова Н.Б.5, Дуамбеков М.С.6 Email: Khassenova1159@scientifictext.ru
1Хасенова Эльмира Жексембаевна - магистр, старший научный сотрудник; 2Аюпова Айгуль Жанаевна - магистр, старший научный сотрудник;
3Сембаева Динара Жакантайкызы - научный сотрудник; 4Сарсенова Айнур Сейтжаппаркызы - кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник; 5Молдагулова Назира Балтабаевна -кандидат ветеринарных наук, ведущий научный
сотрудник;
6Дуамбеков Мусагали Сарсембаевич - доктор технических наук, главный научный сотрудник, Учреждение «Международная академия экологии», г. Нур-Султан, Республика Казахстан
Аннотация: в данной статье представлены результаты отработки оптимальных параметров культивирования микроорганизмов, предназначенных для переработки обезвоженных осадков сточных вод методом твердофазной ферментации. Установлено, что при соблюдении следующих условий процесса культивирования микробного консорциума отмечается максимальное накопление культур: инокуляция клеток в концентрации от 1 000 000 до 100 000 000 кл/см3, температура культивирования от 370С до 500С, продолжительность культивирования 24-48 часов, значение рН среды от 5 до 7.
Ключевые слова: микроорганизмы, осадки сточных вод, ферментация.
OPTIMIZATION OF THE CONDITIONS FOR THE CULTIVATION OF MICROORGANISM STRAINS INTENDED FOR THE PROCESSING OF WASTE WATER DRAINAGE
1 2 3
Khassenova E.Zh.1, Ayupova A.Zh.2, Sembayeva D.Zh.3, Sarsenova A.S.4, Moldagulova N.B.5, Duambekov M.S.6
1Khassenova Elmira Zheksembayevna - Master, Senior Researcher; 2Ayupova Aigul Zhanaevna - Master, Senior Researcher; 3Sembayeva Dinara Zhakantaykyzy - Researcher; 4Sarsenova Ainur Seitzhapparkyzy - Ph.D., Leading researcher 5Moldagulova Nazira Baltabaevna - Ph.D., Leading researcher; 6Duambekov Musagali Sarsembayevich - Doctor of Technical Sciences, Chief Researcher, ESTABLISHMENT "INTERNATIONAL ACADEMY OF ECOLOGY", NUR-SULTAN, REPUBLIC OF KAZAKHSTAN
Abstract: this article presents the results of the development of optimal parameters for the cultivation of microorganisms intended for the processing of dehydrated sewage sludge by the method of solid phase fermentation. It has been established that when the following conditions for the cultivation of a microbial consortium are observed, the maximum accumulation of cultures is noted: cell inoculation at a concentration from 1,000,000 to 100,000,000 cells / cm3, cultivation temperature from 37 ° C to 50 ° C, cultivation time 2448 hours, pH value 5 to 7.
Keywords: microorganisms, sewage sludge, fermentation.
УДК 574.635+ 628.35.034.2
Компостирование с использованием микробиологических препаратов ускоряющих процесс разложения органической части субстрата для компостирования - наиболее перспективный вариант переработки отходов в ценные удобрительные материалы .
Компостирование субстрата на основе ОСВ - это биотермический процесс разложения органических веществ осадков сточных вод и наполнителя осуществляемый под действием аэробных микроорганизмов с целью обеззараживания, стабилизации и подготовки ОСВ к использованию в качестве удобрения [1,2].
Использование микробиологических препаратов при компостировании ОСВ с опилками ускоряет прохождение фаз компостирования и обеспечивает получение компоста с более высоким содержанием азота и фосфора, органического вещества и снижает подвижность ТМ [3].
Важнейшей стадией в производстве бактериальных препаратов является получение максимума биомассы их компонентов за минимальное время культивирования с достижением максимального экономического эффекта [4].
Цель работы состояла в отработке оптимальных условий культивирования микроорганизмов, предназначенных для переработки обезвоженных осадков сточных вод.
Материалы и методы.
Микроорганизмы: Pediococcus pentosaceus КВ, Lactobacillus fermentum Т4, Pediococcus acidilactici ЭК8, Torulopsis sphaerica 40, Torulopsis kefir 41, Pseudomonas lundensis ЭИ4, Bacillus mojavensis ЭИ1К, Bacillus fusiformis ЭИ14, Bacillus amyloliguefaciens ЭИ15, Bacillus pumilus ЭИ3, Bacillus coagulans П-1-5, Ochrobactrum sp. ЭИPs, Enterobacter cloacae П-1-3, Bacillus clausii ЭЖ, Lactobacillus paracasei И5, Enterobacter sp. П-1-2.
Питательные среды: МПБ, СПБ, MRS-1, Сабуро, сухое молоко+сыворотка.
Культивирование бактерий осуществляли в колбах Эрленмейера объемом 250 мл с питательной средой в объеме 100 мл. Подбор оптимальных параметров культивирования проводили в интервале температуры инкубирования (150С; +300С; +370С, +500С), 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 (МПБ, СПБ, MRS-1, Сабуро, сухое молоко+сыворотка). Все культуры за исключением молочнокислых бактерий культивировали на качалке при 150-180 об\мин. Молочнокислые бактерий культивировали общепринятым стационарным методом культивирования.
Результаты и обсуждение.
Выращивание микроорганизмов требует множество параметров, характеризующих процесс культивирования. Правильный выбор режима регулирования параметрами культивирования является одной из задач оптимизации микробного синтеза. В связи с этим, нами была проведена серия экспериментов по отработке оптимальных параметров культивирования активных штаммов микроорганизмов: Pediococcus pentosaceus КВ, Lactobacillus fermentum Т4, Pediococcus acidilactici ЭК8, Torulopsis sphaerica 40, Torulopsis kefir 41, Pseudomonas lundensis ЭИ4, Bacillus mojavensis ЭИ1К, Bacillus fusiformis ЭИ14, Bacillus amyloliguefaciens ЭИ15, Bacillus pumilus ЭИ3, Bacillus coagulans П-1-5, Ochrobactrum sp. ЭИPs, Enterobacter cloacae П-1-3, Bacillus licheniformis П-1-7, Enterobacter sp^-1-2 в зависимости от вносимой концентрации клеток (100 000, 1000 000, 10 000 000, 100 000 000, 1000 000 000 кл/см3), температуры инкубирования (+15 0С; +300С; +370С; +500С), сроков культивирования (24 ч., 48 ч., 72 ч., 96 ч., 128 ч.), рН значений (3, 5, 7, 9) и питательной среды (МПБ, СПБ, МRS-1, Сабуро, сухое молоко +сыворотка).
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 средах СПБ, МПБ - 109 КОЕ/см2 для всех культур, кроме молочнокислых бактерий. Наибольшее накопление молочнокислых бактерий наблюдалось на среде МRS-1 и составило 109 КОЕ/ см . Учитывая доступность используемых реагентов и максимальный выход биомассы были отобраны среды СПБ и для молочнокислых бактерий МЯ$- 1.
При испытании вносимой концентрации клеток от 1000 000 до 1000 000 000 кл/см3 существенной разницы не наблюдалось. А при испытании концентрации клеток 100 000 кл/см3 показатели титра клеток снижали на один порядок.
Для определения оптимальной температуры культивирования варьировали температуру в диапазоне +150С, +300С, +370С, +500С. Культивирование вели на подобранной оптимальной среде, продолжительность культивирования составила 2448 часов. О влиянии температуры судили по изменению прироста биомассы спустя 4, 8, 12, 24, и 48 часов.
Далее изучали накопление биомассы в зависимости от температуры в диапазоне +15 0С, +300С, +370С, +500С. Оценку накопления микробных клеток проводили по изменению оптической плотности, оценивая рост в изучаемом температурном диапазоне.
Таким образом, в процессе изучения накопления микробной биомассы в зависимости от температурного режима установлено, что при температурах культивирования +37+1 0С и +50+1 0С отмечается визуально обильный рост микробных клеток и высокие показатели оптической плотности.
Полученные данные позволили сделать заключение о том, что исследуемые штаммы предпочтительнее выращивать при температуре от 370С до 500С. Дальнейшие исследования проводились в диапазоне данных температур.
В следующей серии опытов определяли влияние рН значений на степень накопления микробных клеток. С этой целью готовили питательные среды с различной кислотностью (рН 3, рН 5, рН 7, рН 9). Рост микробных клеток в процессе культивирования оценивали визуально и по изменению оптической плотности клеток.
В результате культивирования штаммов на среде с заданными кислотностями было установлено, что обильный рост для всех культур микроорганизмов наблюдали при значении рН 5,0-7,0.
Выводы.
При отработке параметров культивирования культур в зависимости от используемой питательной среды было установлено, что максимальное накопление биомассы отмечается при использовании для культивирования молочнокислых бактерий селективная среда МЯ$- 1, а для остальных культур питательная среда СПБ.
В результате проведённых экспериментов установлены следующие параметры процесса культивирования микробного консорциума, признанные нами оптимальными: инокуляция клеток в концентрации от 1 000 000 до 100 000 000 кл/см3, температура культивирования от 370С до 500С, продолжительность культивирования 24-48 часов, значение рН среды от 5 до 7. При соблюдении данных условий отмечается максимальное накопление культур.
Таким образом, были отработаны и подобраны оптимальные условия для культивирования штаммов микроорганизмов, предназначенных для переработки обезвоженных осадков сточных вод в органическое удобрение.
Список литературы /References
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. Царенко И.Ю., Рой А.А., Курдиш И.К. Оптимизация питательной среды для культивирования Bacillus subtilis имв в-7023. Мшробюл. журн., 2011, Т. 73, № 2. С.13-18.
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.
4. Пискаева А.И., Просеков А.Ю. Оптимизация параметров культивирования консорциума микроорганизмов-деструкторов кератина в биотехнологических целях. Серия «Биология. Экология» 2016. Т. 16. С. 53-61.
ВЫРАЩИВАНИЕ ЗЕМЛЯНИКИ САДОВОЙ В УСЛОВИЯХ ЗАПОЛЯРЬЯ НА ПРИМЕРЕ КОЛЛЕКЦИИ ПОЛЯРНОЙ ОС ВИР Ярцева М.А. Email: Yartseva667@scientifictext.ru
Ярцева Мария Александровна - специалист по ягодным культурам, Полярная опытная станция - филиал Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова, г. Апатиты
Аннотация: в статье дано краткое описание земляники садовой Fragaria - ananassa Duch., особенности вида, морфологические признаки и ареал распространения. На примере коллекции земляники Полярной ОС филиал ВИР. Дана краткая историческая справка о появлении первой коллекции земляники садовой в Заполярье. Описаны климатические особенности вида в условиях Мурманской области. А так же сновные болезни и вредители, поражающие землянику садовую, такие как: кувшинковый листоед, паутинный клещ, серая гниль, белая пятнистость, угловатая пятнистость, мучнистая роса.
Ключевые слова: земляника садовая, сортоизучение, мучнистая роса, Мурманская область.
THE CULTIVATION OF STRAWBERRY IN CONDITIONS OF THE ARCTIC BY THE EXAMPLE OF POLAR COLLECTION OS VIR Yartseva M.A.
Yartseva Maria Alexandrovna - berry crops specialist, A BRANCH OF THE POLAR EXPERIMENTAL STATION STATE SCIENTIFIC INSTITUTION ALL-RUSSIAN RESEARCH INSTITUTE OF PLANT GENETIC RESOURCES N.I. VAVILOVA, APATITY
Abstract: the article gives a brief description of strawberry garden Fragaria - ananassa Duch. the characteristics of the species , morphological characteristics and habitat distribution. For example, the collection of strawberry OS Polar branch of VIR. A brief historical information about the appearance of the first collection of strawberry in the Arctic is given. The climatic features of the species in the Murmansk region are described. And the main diseases and pests affecting strawberries in the garden, such as lilies, the leaf beetle, spider mites, gray mold, white spot, angular leaf spot, powdery mildew. Keywords: strawberry garden, variety study, powdery mildew, Murmansk region.
УДК 58.07
