CC BY
37
УДК 579.66:579.22
В. В. Федорова (асп.), Н. И. Петухова (к. биол. н., доц.), Р. М. Мефтахов (студ.), В. В. Зорин (чл.-корр. АН РБ, д.х.н., проф., зав. каф.),
Поиск продуцентов биосурфактантов со смачивающей активностью
Уфимский государственный нефтяной технический университет, кафедра биохимии и технологии микробиологических производств 450062, г Уфа, ул. Космонавтов, 1; тел. (347) 2431935, e-mail: bio@rusoil.net
V. V. Fedorova, N. I. Petukhova, R. M. Meftakhov, V. V. Zorin
Screening of biosurfactant producers with wetting ability
Ufa State Petrolium Technical Univercity
1, Kosmonavtov Str., 450062, Ufa, Russia; ph. (347) 2431935, e-mail: bio@rusoil.net
С целью поиска продуцентов биосурфактантов и противораковых агентов исследована смачивающая способность 40 бактериальных культур, выделенных из мест загрязнения нефтью и нефтепродуктами. Выявлены 11 штаммов, которые при культивировании на агаризованной среде с гидрофильным субстратом (глицерином) или жидкой среде с гидрофобным субстратом (нефтью) проявили высокую смачивающую активность. Показано, что контактный угол смачивания полистирола препаратами суспензий этих микроорганизмов составляет 5—30 градусов, что характерно для бактерий, активно продуцирующих смачивающие агенты.
Ключевые слова: микроорганизмы; биосурфактанты; смачивающие агенты.
Многие микроорганизмы могут продуцировать вещества, проявляющие поверхностноактивные свойства (биосурфактанты), которые могут найти широкое применение в нефтяной, нефтехимической, машиностроительной, текстильной, бумажной, косметической, пищевой и других отраслях промышленности 1-5.
Среди биосурфактантов особый интерес вызывают низкомолекулярные соединения гликолипидной и липопептидной природы, которые наряду с поверхностно-активными свойствами зачастую проявляют биологическую активность и могут быть использованы в медицине1, 6-10. В частности, известно, что манно-зилэритритоловые липиды и серраветтин W1, проявляющие смачивающую активность, обладают противораковым действием 1>6-9. Полагают, что биосурфактанты позволяют микроорганизмам адаптироваться к росту на нерастворимых в воде субстратах, облегчая их транспорт в клетку или способствуя адгезии клеток на их поверхности 1. Вероятно, поэтому многие продуценты биосурфактантов были выделены из мест обитания, в которых они долгое
Дата поступления 2l.09.ll
The wetting ability of 40 bacterial cultures isolated from soils contaminated with petroleum and petrochemicals was searched for the finding the producers of biosurfactants and anti-cancer agents. The 11 strains showing high wetting activity during the cultivation on agar medium with hydrophilic substrate (glycerol) or fluid medium with hydrophobic substrate (petroleum) were found. It has been shown that contact angle of polystyrene wetting by preparations of these microorganisms’ suspensions is 5—30o which is typical to bacteria — active wetting agents producers.
Key words: microorganisms; biosurfactants; wetting agents.
время находились в контакте с гидрофобными субстратами Вместе с тем, известно, что некоторые микроорганизмы могут активно синтезировать биосурфактанты на гидрофильных субстратах 9-11-12. Так, серраветтин W1 более активно синтезируется на жидких средах не с гидрофобными, а с гидрофильными субстратами 9’12. Использование агаризованных сред также стимулирует образование этого смачивающего агента, участвующего в скользящем движении клеток по поверхности плотных сред .
В настоящей работе с целью поиска продуцентов низкомолекулярных биосурфактантов, в том числе потенциальных противораковых соединений, были изучены смачивающие свойства 40 бактериальных культур, выделенных из образцов почвы и сточных вод, загрязненных нефтью и нефтепродуктами. Для исследования способности тестируемых культур синтезировать смачивающие агенты были получены препараты суспензий клеток, выращенных на агаризованной среде с гидрофильным субстратом (глицерином), и культуральных жидкостей микроорганизмов, полученных на жидкой среде с гидрофобным источником углерода (нефтью).
Башкирский химический журнал. 2011. Том 18. .№ 4
107
Было обнаружено, что капли препаратов большинства исследованных культур (около 75% на агаризованной среде с глицерином и около 65% на жидкой среде с нефтью), нанесенные на гидрофобную поверхность полистирола, характеризуются более низкимивеличи-нами контактного угла (в) (рис. 1), чем вода (рис. 2). Это позволяет предполагать, что соединения со смачивающей способностью играют важную роль в жизнедеятельности микроорганизмов, обитающих в почве и сточных водах, загрязненных нефтью и нефтепродуктами.
40
35
30
т
0 1 25
* 20
о 15
5
Е 10
5
0
| культура на среде с нефтью | культура на ср еде с глицерином
Контактный угол, град.
Рис. 1. Распределение тестируемых культур в соответствии со значениями контактного угла их препаратов на поверхности полистирола
Среди образцов с более низкими значениями контактного угла (рис. 1) особое внимание заслуживают препараты культур, для которых этот параметр менее 30 градусов, что соответствует значению в для препарата нефтеокисляющих бактерий, активно продуцирующих серравет-тин W1 в процессе роста на среде с глицерином 9.
и ( --
-Й ІІ І
41 II1
"1 И
культура на ср еде с глицерином
«ьсультура на ср еде с нефтью
вода (контроль)
СП ГЧ ОО О I ’—■ I
А X ей X !
Е—1 CN щ -Н
Е ^ Щ й Е
ж
Рис. 2. Значения контактного угла для препаратов наиболее перспективных культур микроорганизмов и воды на поверхности полистирола
Наиболее высокую смачивающую способность проявили препараты культур НС-Е32, Ф-93, Н-42, Н-1318, выращенных на среде с глицерином, и препараты культур БН-10, Н-22, Н-14, НКДТ, БН-2, БН-6, Н-51, полученные на среде с нефтью (рис. 2). Найденные микроорганизмы могут представлять интерес как потенциальные продуценты смачивающих агентов, в том числе с цитотоксической активностью.
Экспериментальная часть
Выращивание микроорганизмов осуществляли на агаризованной среде с глицерином (агаризованный панкреатический гидролизат рыбной муки — 35 г/л, глицерин — 10 г/л) в чашках Петри в стационарных условиях или в жидкой среде с нефтью (дрожжевой экстракт — 3 г/л, (NH4)2SO4 - 2.5 г/л, Na2HPO4-2H2O - 10 г/л, KH2PO4 - 1 г/л, MgSO4-7H2O - 0.2 г/л, Fe2(SO4)3-7H2O - 0.01 г/л, MnCl2-4H2O - 0.02 г/ л, CaCl2-2H2O - 0.01 г/л) в колбах на 250 мл при перемешивании на качалках (180 об/мин) при температуре 30 °С в течение 3-5 сут.
Определение контактного угла препаратов культур осуществляли согласно методике 14, используя в качестве гидрофобной поверхности полистирол. При исследовании культур, растущих на жидкой среде с нефтью, в качестве препаратов использовали культуральную жидкость. В качестве препаратов культур, полученных на агаризованной среде с глицерином, использовали суспензии клеток микроорганизмов в дистиллированной воде (50 мг/мл).
Литература
1. Soberon-Chavez G. (ed.) // Microbiology Monographs.- 2011.- V.20.- 216 р.
2. Banat I. M., Franzetti A., Gandolfi I., Bestetti G., Martinotti M. G., Fracchia L., Smyth T. J., Marchant R. // Appl. Microbiol. Biotechnol.-2010.- V.87.- P.427.
3. Mazaheri A. M., Tabatabaee M. S. // Int. J. Environ. Res.- 2010.- V.4, №4.- P.549.
4. Kitamoto D., Morita T., Fukuoka T., Konishi M., Imura T. // Curr. Opin. Colloid Interface Sci.-2009.- V.14.- P.315.
5. Abdel-Mawgoud A. M., Lepine F., Deziel E. // Appl. Microbiol. Biotechnol.- 2010.- V.86.- P. 1323.
6. Ramkrishna Sen (ed.) // Advances in Experimental Medicine and Biology.- 2010.- 331 р.
7. Gharaei-Fathabad E. // Am. J. Drug Discov. Dev.- 2010.- P.1.
8. Arutchelvi J. I., Bhaduri S., Uppara P. V., Doble M. // J. Ind. Microbiol. Biotechnol.- 2008.-V.35.- P.1559.
9. Комлева E. В., Петухова H. И., Федорова В. В., Зорин В. В. // Баш. хим. ж.- 2010.- Т.17, №5.- С.68.
10. Van Bogaert I.N. A., Saerens K., De Muynck C.,
Develter D., Soetaert W., Vandamme E. // J. Appl. Microbiol. Biotechnol.- 2007.- V.76.- P.23.
11. Makkar R. S., Cameotra S. S., Banat I. M. // AMB Express.- 2011.- V.1.- P.5.
12. Комлева E. В., Петухова H. И., Шараева A. A., Зорин В. В. // Баш. хим. ж.- 2009.- Т.16, №4.- C.65.
13. Ron E. Z., Rosenberg E. // Environ. Microbiol.- 2001.- V.3.- 229 p.
14. Практикум по коллойдной химии: / Под. ред. М.И. Гельфмана.- СПб.: Лань, 2005.- 256 с.
108
Башкирский химический журнал. 2011. Том 18. 4
