Какие направления развития Росийской науки Вы считаете наиболее перспективными

Биодеградация ароматических соединений анаэробным метаногенным консорциумом

 

Анаэробное метаногенное разложение ароматических соединений имеет важное научно-практическое значение. Многие фенольные и другие ароматические соединения являются токсичными и труднодеградируемыми в анаэробных условиях. Накопление их во внешней среде может привести к нежелательным экологическим последствиям. В последние 10 лет проблеме анаэробной деградации ароматических соединений уделяется повышенное внимание.

Целью настоящей работы было сравнение деградации различных классов циклических соединений анаэробным метаногенным консорциумом как в атмосфере азота (N2), так и в атмосфере водорода (H2).

РЕЗУЛЬТАТЫ. Культивирование проводилось во флаконах на 0,5 л, содержащих 0,2 л питательной среды для метаногенов-РВВМ, состоящей из смеси солей, микроэлементов и витаминов. В качестве инокулума использовалась в основном культура почвенного метаногенного консорциума, а также донный анаэробный консорциум (ДАК), выращенные на феноле или бензоате. В качестве субстратов были использованы следующие ароматические соединения: моноциклические - фенол, резорцин, гидрохинон, п-бензохинон, фенилаланин, тирозин, п-аминобензойная кислота (ПАБК), пирогаллол, бензоат, салицилат, сульфосалицилат и ацетилсалицилат; дициклические - нафталин, нафталинсульфонат, бифенил, 4-гидроксибифенил (4-ГОБФ), дифениламин, флуорен, аценафтен; трициклические - антрацен, фенантрен, антрахинондисульфонат (АХДС); полициклические - уголь (антрацит). Концентрация субстратов составляла 0,1%, 0,3% , или 1% .

Перед инокуляцией кислород из среды культивирования удаляли с помощь вакуума, или прогревая (t) на водяной бане. После удаления воздуха с помощью вакуумного насоса, флаконы заполнялись азотом до нормального атмосферного давления или водородом до давления в 1 атм. Продолжительность культивирования составляла порядка 6-10 месяцев.

О разложении субстратов судили по совокупности признаков: наличию микрофлоры, изменению оптической плотности культуры, отклонению рН, выделению метана, газовыделению.

Оптическая плотность. Оптическую плотность культур (OD) измеряли на спектрофотометре Spekol 221 при длине волны 600 nm. Изменение OD культур варьировало в широких пределах : от 0,06-0,07 для культур на дифениламине (N2) и фенантрене (H2) до 5,28 и 4,8 у культур на гидрохиноне (N2) и п-бензохиноне (Н2). Большие оптические плотности ряда фенольных культур (гидрохинон, п-бензохинон) по всей вероятности связаны с физико-химическими реакциями и образованием окрашенных хингидронов. Вклад самой биомассы в оптическую плотность культур, как правило, был небольшим в связи с относительно низкой концентрацией субстратов, обусловленной их токсичностью. Токсическая концентрация составляет для фенола 1200 мг/л, для крезола 420 мг/л.

Окраска культур. Большинство культур имело окраску. Неокрашенными были культуры на антрацене, 4-гидроксибифениле и бифениле (N2) . К слабоокрашенным относились культуры на таких моноциклических субстратах как тирозин, фенилаланин (H2), ПАБК (H2), фенол (N2), фенол + сульфат (N2) сульфосалицилат (H2).

Cлабоокрашенными были культуры на таких моноциклических субстратах как тирозин, фенилаланин (Н2), ПАБК (Н2), фенол 0,1% (N2), фенол 0,3% (N2). Среди дициклических соединений слабоокрашенными были культуры с нафталином (t), нафталинсульфонатом (N2), дифениламином (Н2). Среди трициклических культур – фенантрен (Н2). Остальные культуры были достаточно интенсивно окрашены в основном от бурого до чёрного цветов.

Среди всех культур особо выделяется культура на антрахинондисульфонате (H2). Культура в процессе культивирования окрашивается в красный цвет, который менется на бурый при смене водородной атмосферы на азотную и обратно. Вероятно это связано с изменением Еh среды.

Изменение рН. Реакция культур в большинстве случаев отклонялась в пределах 0,5 ед. в сторону защелочения. Однако при росте на пирогаллоле сначало наблюдалось закисление культур с последующим защелочением в атмосфере водорода. Рост на ацетилсалицилате сопровождался резким закислением культуры на 2,5 ед. в первые двое суток, вероятно обусловленным гидролизом субстрата и выделением ацетата. При росте консорциума на салицилате отмечалось первичное увеличение рН на 0,8 ед. При выращивании сульфосалицилатной и бензоатной культур в атмосфере водорода происходило повышение их рН.

1 2 3