6. Т.П.Пирог, Т.А.Шевчук, І.М.Волошина. Синтез поверхнево-активних речовин нафтоокиснювальними бактеріями Rhodococcus erythropolis ЭК-1 // Наукові праці НУХТ. - 2004. - Додаток до журналу № 15. - С.32 - 33. (Здобувачем особисто проаналізовано вплив умов культивування на синтез ПАР, визначено умовну концентрацію ПАР, емульгувальну здатність та параметри росту бактерій).

7. Пат. 77345 UA, МКИ C12N1/02, C12Р1/04, C12R1/01. Штам бактерій Rhodococcus erythropolis ЕК-1 продуцент поверхнево-активних речовин / Пирог Т.П., Волошина І.М., Ігнатенко С.В. Опубл. 15.11.2006, Бюл. № 11. (Здобувачем особисто досліджено здатність штаму синтезувати позаклітинні метаболіти з поверхнево-активними та емульгувальні властивості та визначення їх фізико-хімічних властивостей).

8. І.М.Волошина, Т.П.Пирог Синтез мікробних поверхнево-активних речовин для очищення довкілля від нафти та нафтових забруднень // Збірник матеріалів Міжн. наук.-практ. конф. «І Всеукраїнський з'їзд екологів» УНІВЕРСУМ-Вінниця. - 2006. - С. 127 - 131.

9. Т.П.Пирог, Т.А.Шевчук, И.Н.Волошина. Использование иммобилизованных на керамзите клеток нефтеокисляющих микроорганизмов для очистки воды от низких концентраций нефти // 2-й Межд. конгресс “Биотехнология - состояние и перспективы развития”, (10 - 14 ноября 2003 г.). М.: ЗАО “ПИК “Максима”, РХТУ им. Д.И.Менделеева, 2003. - С. 36.

10. Пирог Т.П., Волошина И.Н., Игнатенко С.В. Некоторые особенности синтеза поверхностно-активных веществ нефтеокисляющими бактериями // Межд. конф. “Современное состояние и перспективы развития микробиологии и биотехнологии” (26-28 мая 2004 г.), Минск: ГНУ “Институт микробиологии НАН Беларусии”, 2004. - С. 96 - 97.

11. Пирог Т.П., Волошина І.М., Ігнатенко С.В. Синтез поверхнево-активних речовин у різних умовах культивування штаму Rhodococcus erythropolis EK-1 // ІІ Всеукр. наук.-практ. конф. “Біотехнологія. Освіта. Наука” (6-8 жовтня 2004 р.). - Львів, 2004. - С. 50.

12. Пирог Т.П., Волошина И.Н., Игнатенко С.В. Cинтез поверхностно-активных веществ штаммом Rhodococcus erythropolis ЭК-1 и перспективы их использования для очистки окружающей среды от нефтепродуктов // Межд. конф. “Проблемы биодеструкции техногенних загрязнителей окружающей среды” (14-16 сентября 2005 г.). - Саратов, 2005. - С. 44.

13. Пирог Т.П., Волошина И.Н., Игнатенко С.В. Cинтез поверхностно-активных веществ нефтеокисляющими бактериями Rhodococcus erythropolis ЭК-1 // Межд. конф. “Перспективы и проблемы развития промышленной биотехнологии в рамках единого экономического пространства стран СНГ” (25-28 мая 2005 г.). - Минск: РИВШ, 2005. - С. 180 - 181.

14. Волошина І.М., Ігнатенко С.В., Пирог Т.П. Використання мікробних поверхнево-активних речовин для деградації нафтових забруднень // ІV Націон. з'їзд фармацевтів України (28-30 вересня 2005 р), Харків: Вид. НФаУ, 2005. - С. 334 - 335.

15. Пирог Т.П., Волошина И.Н., Игнатенко С.В. Использование нефтеокисляющих бактерий рода Rhodococcus и микробных поверхностно-активных веществ для деградации нефтяных загрязнений // Межд. конф. «Экология и биология почв: проблемы диагностики и индикации» (19-21 апреля 2006 г.). - Ростов н/Д: Росиздат, 2006. - С. 393 - 395.

16. Пирог Т.П., Волошина И.Н., Игнатенко С.В. Закономерности синтеза поверхностно-активных веществ при выращивании штамма Rhodococcus erythropolis ЕК-1 на гидрофобном субстрате - 10-я Межд. Пущинская школа-конф. мол. ученых “Биология - наука ХХІ века” (17 - 21 апреля 2006 г.), Пущино: изд-во Пущинского научного центра РАН, 2006. - С. 361 - 362.

17. Волошина І.М., Пирог Т.П. Вплив активаторів росту на синтез поверхнево-активних речовин штамом Rhodococcus erythropolis EK-1 // Міжн. наук. конф. “Мікробні біотехнології” (11-15 вересня 2006 р.), Одеса: Астропринт, 2006. - С. 178.

18. Voloshina I.N., Pirog T.P. Production of surfactants by Rhodococcus erythropolis strain EK-1, grown on hydrophilic and hydrophobic substrates. Young scientists' and students' intern. sci. conf. "Modern Problems of Microbiology and Biotechnology", (28 31 May 2007), Odesa, 2007. - Р. 112.

Дисертаційна робота присвячена розробці технології одержання поверхнево-активних речовин (ПАР) за допомогою Rhodococcus erythropolis ЕК-1, ізольованого із забрудненого нафтою ґрунту.

Показано, що R. erythropolis ЕК-1 синтезує як вільні, так і асоційовані з клітинами ПАР, які за хімічною природою є комплексом гліко-, фосфо- і нейтральних ліпідів із сполуками полісахаридно-білкової природи.

Розроблена технологія ПАР порівняно з існуючими у світі має такі переваги: низький вміст солей у середовищі культивування (3 г/л, для інших продуцентів - до 10 г/л) і відсутність мікроелементів і факторів росту, а також вищий у 1,5 - 1,8 раза вихід ПАР від субстрату.

Встановлено можливість практичного використання мікробних ПАР та іммобілізованих на керамзиті клітин R. erythropolis ЕК-1 для деградації нафтових забруднень. Ефективність очищення забрудненої нафтою (100 - 200 мг/л) води іммобілізованими клітинами R. erythropolis ЕК-1 становила - 99,5 - 99,8 %, а ступінь деструкції сирої нафти (2 %) накопичувальною культурою нафтоокиснювальних бактерій за присутності R. erythropolis ЕК-1 і екзогенних ПАР - 90 % та 93 - 94 % відповідно.

Ключові слова: нафтоокиснювальні бактерії, Rhodococcus erythropolis, біотехнологія, поверхнево-активні речовини, іммобілізація, деградація нафтових забруднень.

АНОТАЦИЯ

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 03.00.20 - биотехнология. Национальный университет пищевых технологий МОН Украины, Киев, 2008.

Диссертация посвящена разработке технологии получения поверхностно-активных веществ (ПАВ) с помощью нефтеокисляющих бактерий.

Из загрязненных нефтью образцов почвы и воды выделены нефтеокисляющие бактерии, идентифицированные как Acinetobacter calcoaceticus K-4, Nocardia vaccinii K-8, Rhodococcus erythropolis ЭК-1, Mycobacterium sp. K-2, Rhodococcus sp. N 1, Rhodococcus sp. N 2. Таксономический статус R. erythropolis ЭК-1 подтвержден определением нуклеотидной последовательностью генов 16S рибосомальной РНК.

Показана возможность синтеза ПАВ при росте R. erythropolis ЭК-1 на гидрофильных (этанол, глюкоза) и гидрофобных (гексадекан, жидкие парафины) субстратах. Впервые установлена способность представителей рода Rhodococcus к образованию ПАВ на этаноле.

Установлены условия культивирования R. erythropolis ЭК-1 на С₂-субстрате (концентрация этанола 2 %, концентрация KNO₃ - 1,5 г/л, время культивирования - 168 ч), позволяющие в 3 - 4 раза повысить синтез ПАВ. По химической природе ПАВ, образуемые при росте R. erythropolis ЭК-1 на этаноле, представляют комплекс липидов с соединениями полисахаридно-белковой природы. В составе липидов выявлены гликолипиды (трегалозомоно- и трегалозодикориномиколаты) и нейтральные липиды (цетиловый спирт, пальмитиновая кислота, метиловый эфир н-пентадекановой кислоты, триглицерид, миколовые кислоты).

Исследованы закономерности синтеза поверхностно-активных веществ при росте R. erythropolis ЭК-1 на гексадекане. Установлены оптимальные для синтеза ПАВ условия культивирования продуцента на этом субстрате (концентрация гексадекана 2 %, соотношение углерод/азот 49 : 1, коэффициент массопереноса 0,11 - 0,14 г О₂ / л ч, температура 20 єС). Показана зависимость синтеза ПАВ R. erythropolis ЭК-1 от наличия в среде культивирования ионов натрия и железа. Стимулирующее влияние ионов железа на рост бактерий и синтез ПАВ может свидетельствовать о функционировании у R. erythropolis ЭК-1 алкангидроксилазного комплекса, содержащего железосеропротеид рубредоксин.

В составе липидов, синтезируемых R. erythropolis ЭК-1 на гексадекане, выявлены гликолипиды (трегалозомоно- и трегалозодикориномиколаты), фосфолипиды (фосфатидилглицерин, фосфатидилэтаноламин, дифосфатидилглицерин) и нейтральные липиды (цетиловый спирт, пальмитиновая кислота, метиловый эфир н-пентадекановой кислоты, триглицерид, миколовые кислоты и др.). Качественный состав липидов зависел от условий культивирования R. erythropolis ЭК-1.

Установлена возможность практического использования микробных ПАВ и иммобилизованных на керамзите клеток нефтеокисляющих бактерий для деградации нефтяных загрязнений. Показано, что применение керамзита в качестве носителя для иммобилизации бактерий позволяет интенсифицировать процесс роста и ассимиляции углеводородных субстратов. Установлена возможность очистки воды, загрязненной нефтью (100 - 200 мг/л), иммобилизованными на керамзите клетками R. erythropolis ЭК-1 и N. vaccinii K-8. Выявлена зависимость степени очистки воды от скорости ее подачи, уровня аэрации и наличия биогенной добавки.

Эффективность очистки воды от нефти иммобилизованными клетками R. erythropolis ЭК-1 при высокой продуктивности колонки (до 0,68 л/ч), низкой аэрации (до 0,1 л/л в мин) и периодической подаче 0,01% диаммонийфосфата составляла 99,5 - 99,8 %.

Исследована возможность интенсификации процессов деструкции нефти накопительной культурой нефтеокисляющих микроорганизмов в присутствии бактерий рода Rhodococcus и микробных поверхностно-активных веществ. Показано, что степень утилизации сырой нефти (2 %) при введении в накопительную культуру активных углеводородокисляющих бактерий R. erythropolis ЭК-1 и экзогенных ПАВ, синтезируемых Pseudomonas sp. PS-27, повышалась до 90  и до 93 - 94 % соответственно.

На основе полученных результатов разработана технология получения ПАВ R. erythropolis ЭК-1, которая по сравнению с известными в мире имеет такие преимущества: 1) возможность получения ПАВ на дешевом и технологичном субстрате - этаноле; 2) низкое содержание солей в среде культивирования (3 г/л, для других продуцентов - до 10 г/л); 3) селекционированный штамм не нуждается в дополнительном внесении факторов роста и микроэлементов; 4) R. erythropolis ЭК-1 синтезирует комплекс метаболитов с поверхностно-активными и эмульгирующими свойствами; 5) возможность практического использования ПАВ в виде постферментационной культуральной жидкости исключает стадии выделения и очистки конечного продукта; 6) штамм характеризуется высоким (до 70 %) выходом ПАВ от субстрата; 7) технология получения ПАВ не нуждается в дополнительном оборудовании и может быть реализована на любом биотехнологическом предприятии.

Технология апробирована в опытно-промышленных условиях ОАО «Стиролбиотех» (г. Обухов, Киевская обл.). Штамм защищен патентом Украины на изобретение №77345 (2006 г.).

Ключевые слова: нефтеокисляющие бактерии, Rhodococcus erythropolis, биотехнология, поверхностно-активные вещества, иммобилизация, деградация нефтяных загрязнений.

ANNOTATION

Voloshyna I.M. Development of the technology of surface active substances synthesis by oil-oxidizing bacteria. - Manuscript.

The thesis is for scientific degree of the Candidate of Technical Sciences in speciality 03.00.20 - biotechnology. - National University of Food Technologies of Ministry of Education and Science of Ukraine, Kyiv, 2008.

The thesis is devoted to development of the technology of surface-active substances synthesis by Rhodococcus erythropolis EK-1 that was isolated from oil-polluted soil.

It was established, that R. erythropolis ЕК-1 synthesizes free and associated with cells surface-active substances (SAS). The SAS are complex of glycolipids, phospholipids and neutral lipids with polysaccharide-protein substances.

Developed technology of surface-active substances has some advantages comparing with existing ones such as low content of mineral salts in media (3 g/l, for other producers - 10 g/l), absence of microelements and growth factors, higher (on 50 - 80 %) yield of surface-active substances from substratum.

It was established the opportunity of using microbial surface-active substances and immobilized R. erythropolis EK-1 cells on claydite for degradation of oil contaminations. The efficiency of oil polluted water (100 - 200 mg/l) clearing by immobilized R. erythropolis EK-1 cells was 99,5 - 99,8 %, level of oil (2 %) destruction by enrichment culture of oil oxidizing bacteria with R. erythropolis EK-1 and exogenous surface active substances were 90% and 93 - 94% respectively.

Key words: oil oxidizing bacteria, Rhodococcus. erythropolis EK-1, biotechnology, surface active substances, immobilization, degradation of oil pollutions.

Размещено на Allbest.ru