Развитие промышленности привело к большим выбросам и накоплению в окружающей среде гидрофобных органических соединений (ГОС). В первую очередь это нефтепродукты и жидкое топливо. Многие из гидрофобных веществ опасны для представителей экосистемы, обладают высоким токсическим, канцерогенным и мутагенным действием на организмы, что представляет потенциальную угрозу не только для окружающей среды, но и для здоровья человека. Для их ликвидации применяются препараты, содержащие в своем составе микроорганизмы. Процессы метаболизма последних протекают в водной среде. Для того чтобы микробы смогли ликвидировать гидрофобные загрязнения, необходимо, чтобы загрязнение было растворено в воде. Существуют вещества, которые могут осуществлять смешивание масляной и водной фаз между собой. Они известны как поверхностно-активные вещества (ПАВ). Биосурфактанты, как природные ПАВ – это вторичные метаболиты, вырабатываемые микроорганизмами, растениями и животными в процессе их жизнедеятельности. Существующие химические методы обнаружения поверхностно-активных веществ трудоемки и длительны. Ученые Пермского Политеха изобрели новый, более доступный метод для оценки таких веществ, выделяемых микроорганизмами.
Разработка пермских ученых поможет снизить последствия выброса нефтепродуктов / ©Getty images
Статья с результатами исследования опубликована в сборнике научных трудов IX международной научно-практической конференции «Биотехнология: взгляд в будущее». Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Как известно, масло и вода являются несмешивающимися фазами, между ними существует разделяющая их граница, которая характеризуется величиной поверхностного натяжения. Чем выше поверхностное натяжение, тем хуже смешиваются между собой жидкости. Биосурфактанты, как поверхностно-активные вещества, обладают общим свойством – способностью снижать поверхностное натяжение жидкости. Сталагмометрический метод, как раз позволяет оценить, как снизилось поверхностное натяжение жидкости в присутствии биосурфактанта.
Для создания избирательных условий, которые обеспечивают преимущественное развитие необходимых микроорганизмов из смешанной популяции, ученые использовали две элективные питательные среды. Для изучения продукции ПАВ микроорганизмов разработчики выделили из почвы четыре различные культуры и на каждой провели измерения поверхностного натяжения культуральных жидкостей.
Сущность метода заключается в измерении числа капель, образуемых при вытекании определенного объема жидкости, с использованием установки сталагмометра. Определив число капель, зная диаметр отверстия сталагмометра, объем жидкости и ее плотность, вычисляется величина поверхностного натяжения.
«При использовании питательной среды, где в качестве источника углерода выступает сукцинат натрия, наблюдается незначительное понижение поверхностного натяжения культуральных жидкостей всех образцов. При культивировании на среде, где в качестве источника углерода используется метилолеат, культура №4 выделяет наибольше количество биосурфактантов», — рассказывает доцент кафедры «Химия и биотехнология» Пермского Политеха, кандидат технических наук Ирина Пермякова.
Результаты проведенных экспериментов показали, что сталагмометрический метод позволяет оценить продукцию биосурфактантов. Кроме того, ученые выяснили, что микроорганизмы активнее выделяют ПАВ, если в среде присутствуют водонерастворимые компоненты (сложные эфиры жирных кислот).
