RU2777111C9 - Bacterial strain rhodococcus opacus vkm ac-2911d capable of phenol degradation at high concentrations - Google Patents
Bacterial strain rhodococcus opacus vkm ac-2911d capable of phenol degradation at high concentrations Download PDFInfo
- Publication number
- RU2777111C9 RU2777111C9 RU2022101134A RU2022101134A RU2777111C9 RU 2777111 C9 RU2777111 C9 RU 2777111C9 RU 2022101134 A RU2022101134 A RU 2022101134A RU 2022101134 A RU2022101134 A RU 2022101134A RU 2777111 C9 RU2777111 C9 RU 2777111C9
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phenol
- strain
- vkm
- rhodococcus opacus
- bacterial strain
- Prior art date
Links
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 98
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 title claims abstract description 31
- 241001524101 Rhodococcus opacus Species 0.000 title claims abstract description 30
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 title abstract description 13
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 title abstract description 13
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 abstract description 14
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 12
- 210000001822 immobilized cell Anatomy 0.000 abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 19
- 239000007003 mineral medium Substances 0.000 description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 11
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 10
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 10
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 10
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 9
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 7
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 7
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 7
- YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N Ethylbenzene Chemical compound CCC1=CC=CC=C1 YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 6
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 6
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 5
- WXTMDXOMEHJXQO-UHFFFAOYSA-N 2,5-dihydroxybenzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC(O)=CC=C1O WXTMDXOMEHJXQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QIMMUPPBPVKWKM-UHFFFAOYSA-N 2-methylnaphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC(C)=CC=C21 QIMMUPPBPVKWKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N anthracene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C21 MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- DIOQZVSQGTUSAI-UHFFFAOYSA-N decane Chemical compound CCCCCCCCCC DIOQZVSQGTUSAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N diphenyl Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- SNRUBQQJIBEYMU-UHFFFAOYSA-N dodecane Chemical compound CCCCCCCCCCCC SNRUBQQJIBEYMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- DCAYPVUWAIABOU-UHFFFAOYSA-N hexadecane Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC DCAYPVUWAIABOU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- BKIMMITUMNQMOS-UHFFFAOYSA-N nonane Chemical compound CCCCCCCCC BKIMMITUMNQMOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- YNPNZTXNASCQKK-UHFFFAOYSA-N phenanthrene Chemical compound C1=CC=C2C3=CC=CC=C3C=CC2=C1 YNPNZTXNASCQKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RSJKGSCJYJTIGS-UHFFFAOYSA-N undecane Chemical compound CCCCCCCCCCC RSJKGSCJYJTIGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000589517 Pseudomonas aeruginosa Species 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 3
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N benzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1 WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 3
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 3
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YGSDEFSMJLZEOE-UHFFFAOYSA-M salicylate Chemical compound OC1=CC=CC=C1C([O-])=O YGSDEFSMJLZEOE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229960001860 salicylate Drugs 0.000 description 3
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 3
- HFZWRUODUSTPEG-UHFFFAOYSA-N 2,4-dichlorophenol Chemical compound OC1=CC=C(Cl)C=C1Cl HFZWRUODUSTPEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BOBATFKNMFWLFG-UHFFFAOYSA-N 2-amino-2-cyano-n-methylacetamide Chemical compound CNC(=O)C(N)C#N BOBATFKNMFWLFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- URLKBWYHVLBVBO-UHFFFAOYSA-N Para-Xylene Chemical group CC1=CC=C(C)C=C1 URLKBWYHVLBVBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241001291501 Pseudomonas monteilii Species 0.000 description 2
- 241000607715 Serratia marcescens Species 0.000 description 2
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- CWRYPZZKDGJXCA-UHFFFAOYSA-N acenaphthene Chemical compound C1=CC(CC2)=C3C2=CC=CC3=C1 CWRYPZZKDGJXCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 2
- 150000007824 aliphatic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004305 biphenyl Substances 0.000 description 2
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 description 2
- 238000007444 cell Immobilization Methods 0.000 description 2
- ZYGHJZDHTFUPRJ-UHFFFAOYSA-N coumarin Chemical compound C1=CC=C2OC(=O)C=CC2=C1 ZYGHJZDHTFUPRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JBKVHLHDHHXQEQ-UHFFFAOYSA-N epsilon-caprolactam Chemical compound O=C1CCCCCN1 JBKVHLHDHHXQEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RMBPEFMHABBEKP-UHFFFAOYSA-N fluorene Chemical compound C1=CC=C2C3=C[CH]C=CC3=CC2=C1 RMBPEFMHABBEKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940114119 gentisate Drugs 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 244000000010 microbial pathogen Species 0.000 description 2
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 2
- PMOWTIHVNWZYFI-UHFFFAOYSA-N o-Coumaric acid Natural products OC(=O)C=CC1=CC=CC=C1O PMOWTIHVNWZYFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NIHNNTQXNPWCJQ-UHFFFAOYSA-N o-biphenylenemethane Natural products C1=CC=C2CC3=CC=CC=C3C2=C1 NIHNNTQXNPWCJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007918 pathogenicity Effects 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- -1 petrochemical Substances 0.000 description 2
- 125000005575 polycyclic aromatic hydrocarbon group Chemical group 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- UCSJYZPVAKXKNQ-HZYVHMACSA-N streptomycin Chemical compound CN[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@](C=O)(O)[C@H](C)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](NC(N)=N)[C@H](O)[C@@H](NC(N)=N)[C@H](O)[C@H]1O UCSJYZPVAKXKNQ-HZYVHMACSA-N 0.000 description 2
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-L succinate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)CCC([O-])=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DSSYKIVIOFKYAU-XCBNKYQSSA-N (R)-camphor Chemical compound C1C[C@@]2(C)C(=O)C[C@@H]1C2(C)C DSSYKIVIOFKYAU-XCBNKYQSSA-N 0.000 description 1
- SCWPNMHQRGNQHH-UHFFFAOYSA-N 2-(2-carboxyethenyl)benzoic acid Chemical class OC(=O)C=CC1=CC=CC=C1C(O)=O SCWPNMHQRGNQHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SCWPNMHQRGNQHH-AATRIKPKSA-N 2-[(e)-2-carboxyethenyl]benzoic acid Chemical compound OC(=O)\C=C\C1=CC=CC=C1C(O)=O SCWPNMHQRGNQHH-AATRIKPKSA-N 0.000 description 1
- BDCFWIDZNLCTMF-UHFFFAOYSA-N 2-phenylpropan-2-ol Chemical compound CC(C)(O)C1=CC=CC=C1 BDCFWIDZNLCTMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GOLORTLGFDVFDW-UHFFFAOYSA-N 3-(1h-benzimidazol-2-yl)-7-(diethylamino)chromen-2-one Chemical compound C1=CC=C2NC(C3=CC4=CC=C(C=C4OC3=O)N(CC)CC)=NC2=C1 GOLORTLGFDVFDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000588813 Alcaligenes faecalis Species 0.000 description 1
- 241000589513 Burkholderia cepacia Species 0.000 description 1
- 102000016938 Catalase Human genes 0.000 description 1
- 108010053835 Catalase Proteins 0.000 description 1
- 241000723346 Cinnamomum camphora Species 0.000 description 1
- RGHNJXZEOKUKBD-SQOUGZDYSA-M D-gluconate Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C([O-])=O RGHNJXZEOKUKBD-SQOUGZDYSA-M 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 239000006142 Luria-Bertani Agar Substances 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 241000589776 Pseudomonas putida Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 229940005347 alcaligenes faecalis Drugs 0.000 description 1
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229940124350 antibacterial drug Drugs 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 159000000032 aromatic acids Chemical class 0.000 description 1
- 229940050390 benzoate Drugs 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 1
- 229960000846 camphor Drugs 0.000 description 1
- 229930008380 camphor Natural products 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 229960000956 coumarin Drugs 0.000 description 1
- 235000001671 coumarin Nutrition 0.000 description 1
- 239000001064 degrader Substances 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 239000012737 fresh medium Substances 0.000 description 1
- 229940050410 gluconate Drugs 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 239000003102 growth factor Substances 0.000 description 1
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 229930027917 kanamycin Natural products 0.000 description 1
- SBUJHOSQTJFQJX-NOAMYHISSA-N kanamycin Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CN)O[C@@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O[C@@H]2[C@@H]([C@@H](N)[C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)[C@H](N)C[C@@H]1N SBUJHOSQTJFQJX-NOAMYHISSA-N 0.000 description 1
- 229960000318 kanamycin Drugs 0.000 description 1
- 229930182823 kanamycin A Natural products 0.000 description 1
- 239000010985 leather Substances 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L manganese(II) sulfate Chemical compound [Mn+2].[O-]S([O-])(=O)=O SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000357 manganese(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N octane Chemical compound CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-L phthalate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)C1=CC=CC=C1C([O-])=O XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000003032 phytopathogenic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000011536 re-plating Methods 0.000 description 1
- JQXXHWHPUNPDRT-WLSIYKJHSA-N rifampicin Chemical compound O([C@](C1=O)(C)O/C=C/[C@@H]([C@H]([C@@H](OC(C)=O)[C@H](C)[C@H](O)[C@H](C)[C@@H](O)[C@@H](C)\C=C\C=C(C)/C(=O)NC=2C(O)=C3C([O-])=C4C)C)OC)C4=C1C3=C(O)C=2\C=N\N1CC[NH+](C)CC1 JQXXHWHPUNPDRT-WLSIYKJHSA-N 0.000 description 1
- 229960001225 rifampicin Drugs 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 238000002798 spectrophotometry method Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 229960005322 streptomycin Drugs 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 241001446247 uncultured actinomycete Species 0.000 description 1
- 229940099259 vaseline Drugs 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
- 150000003738 xylenes Chemical class 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к прикладной микробиологии и биотехнологии и представляет собой новый штамм бактерий Rhodococcus opacus ВКМ Ас-2911D, способный к деградации токсичного загрязнителя окружающей среды - фенола.The invention relates to applied microbiology and biotechnology and represents a new bacterial strain Rhodococcus opacus VKM Ac-2911D capable of degrading a toxic environmental pollutant - phenol.
Фенол входит в состав сточных вод предприятий химической, нефтехимической, кожевенной, мебельной и целлюлозно-бумажной промышленности. Содержание фенолов в сточных водах может достигать нескольких десятков грамм/л. Фенол является высокотоксичным соединением, его предельно допустимая концентрация в воде хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования составляет 0.001 мг/л.Phenol is part of the wastewater of chemical, petrochemical, leather, furniture and pulp and paper industries. The content of phenols in wastewater can reach several tens of grams/l. Phenol is a highly toxic compound, its maximum allowable concentration in drinking water and domestic water use is 0.001 mg/l.
В литературе описаны штаммы микроорганизмов, способные утилизировать фенол и способы их применения для очистки сточных вод от данного загрязнителя. Например, известен способ очистки сточных вод от фенолов путем совместного и одновременного окисления фенолов активным илом и перекисью водорода в аэротенке (Патент RU 2188164 С2). Максимальная концентрация фенолов при этом составляет не более 3.0 г/л.The literature describes strains of microorganisms capable of utilizing phenol and methods for their use for wastewater treatment from this pollutant. For example, there is a known method of wastewater treatment from phenols by joint and simultaneous oxidation of phenols with activated sludge and hydrogen peroxide in an aeration tank (Patent RU 2188164 C2). The maximum concentration of phenols in this case is no more than 3.0 g/l.
Недостатком описанного способа является отсутствие данных о численности и видовой принадлежности микроорганизмов-деструкторов фенола.The disadvantage of the described method is the lack of data on the number and species of phenol-degrading microorganisms.
Известен способ очистки сточных вод от фенола с помощью штамма бактерий Pseudomonas monteilii ВКПМ В-11714 (Патент RU 2661679 С2). В случае иммобилизации клеток штамм Pseudomonas monteilii ВКПМ В-11714 осуществляет деструкцию фенола при концентрации не более 950 мг/дм3. Без иммобилизации клеток штамм деградирует не более 450 мг/дм3 фенола.A known method of purification of wastewater from phenol using a strain of bacteria Pseudomonas monteilii VKPM B-11714 (Patent RU 2661679 C2). In the case of cell immobilization, the Pseudomonas monteilii VKPM B-11714 strain degrades phenol at a concentration of not more than 950 mg/dm 3 . Without cell immobilization, the strain degrades no more than 450 mg/dm 3 of phenol.
Недостатком описанного способа является неполная деструкция фенола и низкие предельные концентрации токсиканта, разлагаемые данным штаммом. В условиях иммобилизации штамма содержание фенола снижается на 78 мас. %, в условиях отсутствия иммобилизации данный показатель составляет 68 мас. % (данные о продолжительности культивирования в приведенных примерах отсутствуют)The disadvantage of the described method is the incomplete destruction of phenol and low limiting concentrations of the toxicant decomposed by this strain. Under conditions of immobilization of the strain, the content of phenol is reduced by 78 wt. %, in the absence of immobilization, this figure is 68 wt. % (data on the duration of cultivation in the examples are not available)
Известен штамм бактерий Serratia marcescens (Патент RU 2074254 C1), осуществляющий деградацию фенола и 2,4-дихлорфенола. При концентрации каждого загрязнителя 100 мг/л штамм утилизировал 80% фенола и 60% 2,4-дихлорфенола на 9 сутки. Штамм также способен к деструкции фенола в сточных водах при его низком содержании 0.09-0.75 мг/л.Known strain of bacteria Serratia marcescens (Patent RU 2074254 C1), carrying out the degradation of phenol and 2,4-dichlorophenol. At a concentration of each pollutant of 100 mg/l, the strain utilized 80% of phenol and 60% of 2,4-dichlorophenol on the 9th day. The strain is also capable of destroying phenol in wastewater at its low content of 0.09–0.75 mg/L.
Недостатком штамма является низкая скорость утилизации фенола. Также вид бактерий Serratia marcescens относится к условно-патогенным микроорганизмам (4 группа патогенности).The disadvantage of the strain is the low rate of utilization of phenol. Also, the bacterial species Serratia marcescens belongs to conditionally pathogenic microorganisms (group 4 of pathogenicity).
Известен штамм бактерий Alcaligenes faecalis KSV21, способный к деградации фенола и передающий это свойство близкородственным штаммам (Патент SU 1198118 А1). Штамм способен разрушать фенол при содержании его в качестве единственного ростового субстрата до 1.0 г/л в течение 72 ч.Known bacterial strain Alcaligenes faecalis KSV21 capable of phenol degradation and transferring this property to closely related strains (Patent SU 1198118 A1). The strain is capable of destroying phenol when it is present as the only growth substrate up to 1.0 g/L for 72 h.
Известен штамм бактерий Pseudomonas cepacia ВДК ВКПМ В-7559, способный к полной деградации смеси фенола (400 мг/л) и формальдегида (500 мг/л) в среде культивирования в течение 3 суток (Патент RU 2144079 С1).Known strain of bacteria Pseudomonas cepacia VDK VKPM B-7559, capable of complete degradation of a mixture of phenol (400 mg/l) and formaldehyde (500 mg/l) in the cultivation medium for 3 days (Patent RU 2144079 C1).
Известен штамм бактерий Pseudomonas putida GFS-106, способный утилизировать диметилфенилкарбинол и фенол при их совместном присутствии в сточных водах (Патент SU 1759794 А1). Штамм GFS-106 полностью утилизирует 350 мг/л фенола в иммобилизованном состоянии в течение 48 ч.Known bacterial strain Pseudomonas putida GFS-106, capable of utilizing dimethylphenylcarbinol and phenol in their joint presence in wastewater (Patent SU 1759794 A1). The GFS-106 strain completely utilizes 350 mg/L of phenol in the immobilized state within 48 hours.
Недостатком описываемых штаммов является невысокая скорость утилизации фенола и низкие предельные концентрации токсиканта, которые способны разлагать эти культуры.The disadvantage of the described strains is the low rate of phenol utilization and low limiting concentrations of the toxicant, which are capable of decomposing these cultures.
Известен штамм бактерий Pseudomonas aeruginosa ХР-25 (Патент RU 2270806 С2), осуществляющий биодеградацию ароматических соединений и описаны способы очистки сточных вод от фенольных соединений при его применении (Патент RU 2270805 С2, Патент RU 2270807 С2). При ферментации на качалочных колбах штамм разрушает фенол в концентрации 1000 мг/л за 4 часа на 99.98%. На проточной лабораторной установке в иммобилизованном состоянии на активированном угле штамм окисляет не менее 2500 мг/л фенола за 1 час.Known bacterial strain Pseudomonas aeruginosa XP-25 (Patent RU 2270806 C2), biodegradation of aromatic compounds and described methods of wastewater treatment from phenolic compounds when using it (Patent RU 2270805 C2, Patent RU 2270807 C2). During fermentation on rocking flasks, the strain destroys phenol at a concentration of 1000 mg/l in 4 hours by 99.98%. On a flow laboratory installation in an immobilized state on activated carbon, the strain oxidizes at least 2500 mg/l of phenol in 1 hour.
Недостатком штамма является то, что вид бактерий Pseudomonas aeruginosa относится к условно-патогенным микроорганизмам (4 группа патогенности). Кроме того, недостатком описания представленных изобретений является отсутствие в них данных о снижении содержания фенола на проточной лабораторной установке в отсутствии штамма Pseudomonas aeruginosa ХР-25 (абиотический контроль), поскольку известно, что активированный уголь является эффективным адсорбентом для извлечения органических соединений из водных растворов (Фазылова Г.Ф., Валинурова Э.Р., Хатмуллина P.M., Кудашева Ф.Х. Сорбционные параметры производных фенолов на различных углеродных материалах. Сорбционные и хроматографические процессы. 2013. Т. 13. Вып. 5. С. 728-735).The disadvantage of the strain is that the bacterial species Pseudomonas aeruginosa belongs to conditionally pathogenic microorganisms (group 4 pathogenicity). In addition, the disadvantage of the description of the presented inventions is the lack of data on the reduction of the phenol content in a flow laboratory installation in the absence of the Pseudomonas aeruginosa XP-25 strain (abiotic control), since it is known that activated carbon is an effective adsorbent for the extraction of organic compounds from aqueous solutions ( Fazylova G.F., Valinurova E.R., Khatmullina R.M., Kudasheva F.Kh. Sorption parameters of phenol derivatives on various carbon materials Sorption and chromatographic processes 2013 V 13 Issue 5 P 728-735 .
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является штамм бактерий Rhodococcus opacus ВКМ Ac-2546D (Патент RU 2405036 С2). В неиммобилизованном состоянии он способен разлагать фенол в концентрации 0.75 г/л. Иммобилизация клеток на поликапроамидном волокне приводит к увеличению количества фенола, разлагаемого данным штаммом в условиях проточного культивирования до 2.2 г/л.The closest in technical essence and achieved positive effect is the bacterial strain Rhodococcus opacus VKM Ac-2546D (Patent RU 2405036 C2). In the non-immobilized state, it is able to decompose phenol at a concentration of 0.75 g/L. Immobilization of cells on a polycaproamide fiber leads to an increase in the amount of phenol decomposed by this strain under flow culture conditions up to 2.2 g/L.
Недостатком данного штамма является неспособность утилизировать другие токсичные ароматические углеводороды.The disadvantage of this strain is the inability to utilize other toxic aromatic hydrocarbons.
Также в приведенных аналогах и прототипе нет данных, касающихся разложения фенола указанными бактериями при пониженных температурах (6-8°С) и сохранении деструктивных свойств штаммов при их хранении в иммобилизованном состоянии в течение длительного времени.Also in the above analogues and the prototype there is no data regarding the decomposition of phenol by these bacteria at low temperatures (6-8°C) and the preservation of the destructive properties of strains when stored in an immobilized state for a long time.
Задачей изобретения является получение штамма-деструктора фенола, способного осуществлять эффективное разложение фенола в высоких концентрациях, утилизировать фенол при пониженных температурах и сохранять деструктивные свойства при хранении в иммобилизованном состоянии в течение длительного времени.The objective of the invention is to obtain a strain-destructor of phenol capable of effectively decomposing phenol in high concentrations, utilizing phenol at low temperatures and maintaining destructive properties when stored in an immobilized state for a long time.
Техническим эффектом, который может быть получен при использовании предлагаемого штамма, является повышение концентрации фенола в очищаемых сточных водах и скорости процесса деградации загрязнителя.The technical effect that can be obtained using the proposed strain is to increase the concentration of phenol in the treated wastewater and the rate of degradation of the pollutant.
Поставленная задача решается тем, что предлагается штамм бактерий Rhodococcus opacus 3D, способный к разложению фенола.The problem is solved by the proposed strain of bacteria Rhodococcus opacus 3D, capable of decomposing phenol.
Штамм бактерий Rhodococcus opacus 3D депонирован во Всероссийской коллекции микроорганизмов и хранится под номером ВКМ Ас-2911D.The bacterial strain Rhodococcus opacus 3D was deposited in the All-Russian Collection of Microorganisms and is stored under the number VKM Ac-2911D.
Штамм бактерий Rhodococcus opacus ВКМ Ас-2911D выделен из активного ила сточных вод очистных сооружений (г. Пущино, Московская обл.) методом прямого высева на агаризованной минеральной среде с нафталином в качестве единственного ростового источника.The bacterial strain Rhodococcus opacus VKM Ac-2911D was isolated from activated sludge from sewage treatment plants (Pushchino, Moscow region) by direct seeding on an agar mineral medium with naphthalene as the only growth source.
Штамм Rhodococcus opacus ВКМ Ас-2911D обладает следующими культурально-морфологическими и физиолого-биохимическими свойствами.The strain Rhodococcus opacus VKM As-2911D has the following cultural-morphological and physiological-biochemical properties.
Культуральные свойства: на агаризованной среде LB колонии округлые, гладкие, выпуклые, 1-5 мм в диаметре (в зависимости от продолжительности культивирования (3-7 суток)), край ровный, колонии непрозрачные, кремового цвета. На минеральной агаризованной среде с фенолом в качестве единственного источника углерода и энергии образует мелкие, серо-бежевые колонии.Cultural properties: on LB agar medium, the colonies are round, smooth, convex, 1-5 mm in diameter (depending on the duration of cultivation (3-7 days)), the edge is even, the colonies are opaque, cream-colored. On a mineral agar medium with phenol as the only source of carbon and energy, it forms small, gray-beige colonies.
Морфологические свойства: грамположительный, неподвижный актиномицет. Характерно наличие клеточного полиморфизма, цикл роста палочки-кокки, палочки неправильной формы. При культивировании на минеральной синтетической среде М9 в присутствии сукцината (1.0 г/л) размер палочек 5-8×0.9-1.0 мкм.Morphological properties: gram-positive, immobile actinomycete. Characterized by the presence of cellular polymorphism, the growth cycle of cocci, rods of irregular shape. When cultivating on the mineral synthetic medium M9 in the presence of succinate (1.0 g/l), the size of the sticks was 5-8×0.9-1.0 µm.
Физиолого-биохимические свойства: аэроб; каталазоположительный; температурный оптимум 24-30°С, растет при 7°С; оптимум рН нейтральный или слегка щелочной 7.0-8.0; в дополнительных факторах роста не нуждается (прототроф); хорошо растет на стандартных лабораторных средах. На минеральной среде в качестве ростовых субстратов использует следующие источники углерода: глюкозу, бензоат, глюконат, сукцинат, н-алканы (нонан, декан, ундекан, додекан, гексадекан), фенол, бензол, толуол, этилбензол, нафталин, 2-гидроксикоричную кислоту, фталат, гентизат, кумарин, протокатехоат, нефть. Не утилизирует полициклические ароматические углеводороды (фенантрен, 2-метилнафталин, флюорен, аценафтен, антрацен, бифенил), салицилат, капролактам, камфору.Physiological and biochemical properties: aerobe; catalase positive; temperature optimum 24-30°C, grows at 7°C; optimum pH neutral or slightly alkaline 7.0-8.0; does not need additional growth factors (prototroph); grows well on standard laboratory media. On a mineral medium, the following carbon sources are used as growth substrates: glucose, benzoate, gluconate, succinate, n-alkanes (nonane, decane, undecane, dodecane, hexadecane), phenol, benzene, toluene, ethylbenzene, naphthalene, 2-hydroxycinnamic acid, phthalate, gentisate, coumarin, protocatechoate, petroleum. Does not utilize polycyclic aromatic hydrocarbons (phenanthrene, 2-methylnaphthalene, fluorene, acenaphthene, anthracene, biphenyl), salicylate, caprolactam, camphor.
Чувствительность к антибактериальным препаратам. Штамм чувствителен к стрептомицину (100 мкг/мл), рифампицину (100 мкг/мл), канамицину (100 мкг/мл).Sensitivity to antibacterial drugs. The strain is sensitive to streptomycin (100 μg/ml), rifampicin (100 μg/ml), kanamycin (100 μg/ml).
Сведения по биологической безопасности. Штамм не патогенен для теплокровных животных и человека, не обладает фитопатогенной активностью.Information on biological safety. The strain is not pathogenic for warm-blooded animals and humans, does not have phytopathogenic activity.
Условия хранения. Штамм бактерий Rhodococcus opacus ВКМ Ас-2911D хранят на чашках со средой LB при 6-8°С. Пересевы на свежие среды - один раз в месяц. Может храниться не менее 1 года в 15% глицерине при -70°С, не более 10 лет под вазелиновым маслом в полужидкой среде следующего состава (г/л): питательный бульон - 4.0, NaCl - 5.0, агар - 6.0, рН 6.8.Storage conditions. The bacterial strain Rhodococcus opacus VKM Ac-2911D is stored on plates with LB medium at 6-8°C. Transfers to fresh media - once a month. Can be stored for at least 1 year in 15% glycerol at -70°C, not more than 10 years under vaseline oil in a semi-liquid medium of the following composition (g/l): nutrient broth - 4.0, NaCl - 5.0, agar - 6.0, pH 6.8.
Штамм бактерий Rhodococcus opacus ВКМ Ас-2911D отличается от известных штаммов-бактерий, являющихся деструкторами фенола.The bacterial strain Rhodococcus opacus VKM Ac-2911D differs from the known bacterial strains that are phenol degraders.
В неиммобилизованном состоянии штамм способен полностью разлагать фенол в концентрациях, равных 1.0 г/л в течение 60 ч. Способность разлагать фенол не исчезает при пересевах на неселективных средах.In the non-immobilized state, the strain is able to completely decompose phenol at concentrations equal to 1.0 g/l for 60 h. The ability to decompose phenol does not disappear when replating on nonselective media.
Штамм легко иммобилизуется на поликапроамидном волокне. В иммобилизованном состоянии на поликапроамидном волокне предлагаемый штамм осуществляет полную деградацию фенола в концентрации 2.5 г/л в течение 4 суток. При пониженной температуре 7°С штамм утилизирует 0.2 г/л фенола в течение 6 суток. Иммобилизованные клетки штамма, хранившиеся 2 года при температуре 7°С сохраняют жизнеспособность и разлагают 2.5 г/л фенола за 8 суток.The strain is easily immobilized on polycaproamide fiber. In the immobilized state on polycaproamide fiber, the proposed strain performs complete degradation of phenol at a concentration of 2.5 g/l for 4 days. At a low temperature of 7°C, the strain utilizes 0.2 g/l of phenol within 6 days. Immobilized cells of the strain, stored for 2 years at 7°C, remain viable and decompose 2.5 g/l of phenol in 8 days.
Возможность осуществления предлагаемого изобретения подтверждается следующими примерами, но не ограничивается ими.The possibility of carrying out the invention is confirmed by the following examples, but is not limited to them.
Пример 1. Способность штамма Rhodococcus opacus ВКМ Ас-2911D утилизировать ароматические углеводороды и н-алканы.Example 1. The ability of the strain Rhodococcus opacus VKM Ac-2911D to utilize aromatic hydrocarbons and n-alkanes.
Для культивирования штамма бактерий Rhodococcus opacus ВКМ Ас-2911D используют минеральную среду следующего состава (г/л): Na2HPO4 0.73; КН2РО4 0.35; MgSO4×7H2O 0.1; NaHCO3 0.25; MnSO4 0.002; NH4NO3 0.75; FeSO4×7H2O 0.02. Для получения агаризованной среды добавляют 15 г/л агара.For cultivation of the bacterial strain Rhodococcus opacus VKM Ac-2911D, a mineral medium of the following composition (g/l) is used: Na 2 HPO 4 0.73; KN 2 RO 4 0.35; MgSO 4 × 7H 2 O 0.1; NaHCO3 0.25; MnSO4 0.002; NH4NO3 0.75 ; FeSO4 × 7H2O 0.02. To obtain an agar medium, add 15 g/l of agar.
Ростовые субстраты (ароматические и алифатические соединения) добавляют в минеральную среду в качестве единственного источника углерода и энергии. Субстраты используют в следующих концентрациях, г/л: нафталин 0.5-1.0; салицилат, бензоат, гентизат, протокатехоат, орто-фталат, 2-гидроксикоричная, 2-карбоксикоричная кислоты 0.2-0.5; фенол 0.1-2.5; нефть 10.0. Нерастворимые в воде ароматические кислоты вводят в питательную среду в виде натриевых солей.Growth substrates (aromatic and aliphatic compounds) are added to the mineral medium as the sole source of carbon and energy. Substrates are used in the following concentrations, g/l: naphthalene 0.5-1.0; salicylate, benzoate, gentisate, protocatechoate, ortho-phthalate, 2-hydroxycinnamic, 2-carboxycinnamic acids 0.2-0.5; phenol 0.1-2.5; oil 10.0. Aromatic acids insoluble in water are introduced into the nutrient medium in the form of sodium salts.
При выращивании штамма на агаризованной среде летучие ароматические и алифатические соединения: 2-метилнафталин, фенантрен, антрацен, флуорен, аценафтен, бифенил, бензол, толуол, этилбензол, ксилолы (орто-, мета-, пара-ксилол), фенол, гексан, октан, нонан, декан, ундекан, додекан, гексадекан, кумарин наносят на крышку перевернутой чашки Петри.When growing a strain on an agar medium, volatile aromatic and aliphatic compounds: 2-methylnaphthalene, phenanthrene, anthracene, fluorene, acenaphthene, biphenyl, benzene, toluene, ethylbenzene, xylenes (ortho-, meta-, para-xylene), phenol, hexane, octane , nonane, decane, undecane, dodecane, hexadecane, coumarin are applied to the lid of an inverted Petri dish.
Штамм выращивают при 30°С на чашках Петри или в жидкой среде на круговой качалке (150 об/мин) в 750-мл колбах Эрленмейера, содержащих 100 мл минеральной среды.The strain is grown at 30° C. on Petri dishes or in liquid medium on a circular shaker (150 rpm) in 750 ml Erlenmeyer flasks containing 100 ml of mineral medium.
В таблице 1 приведены результаты культивирования исследуемого штамма на минеральной агаризованной среде, содержащей различные органические субстраты в качестве единственного источника углерода и энергии. Штамм демонстрирует хороший рост на нафталине, кумарине, ароматических карбоновых кислотах (орто-фталевая, гентизиновая), бензоле и его производных (фенол, толуол, этилбензол, 2-гидроксикоричная кислота), а также н-алканах с длиной углеродной цепи С9-С16. Более медленный рост наблюдается на н-алканах с меньшей длиной цепи (С6-С8), а также на 2-карбоксикоричной кислоте, бензоате и протокатехоате. Штамм Rhodococcus opacus ВКМ Ас-2911D не утилизирует полициклические ароматические углеводороды и салицилат.Table 1 shows the results of cultivation of the studied strain on a mineral agar medium containing various organic substrates as the sole source of carbon and energy. The strain shows good growth on naphthalene, coumarin, aromatic carboxylic acids (ortho-phthalic, gentisic), benzene and its derivatives (phenol, toluene, ethylbenzene, 2-hydroxycinnamic acid), as well as n-alkanes with a carbon chain length of C9-C16. A slower growth is observed on n-alkanes with a shorter chain length (C6-C8), as well as on 2-carboxycinnamic acid, benzoate and protocatechoate. The strain Rhodococcus opacus VKM Ac-2911D does not utilize polycyclic aromatic hydrocarbons and salicylate.
Данные, представленные в таблице 1, говорят о способности штамма бактерий Rhodococcus opacus ВКМ Ас-2911D утилизировать ряд ароматических и алифатических углеводородов, в том числе фенол. Это свойство штамма может быть полезным при очистки комплексно загрязненных сточных вод.The data presented in Table 1 indicate the ability of the bacterial strain Rhodococcus opacus VKM Ac-2911D to utilize a number of aromatic and aliphatic hydrocarbons, including phenol. This property of the strain can be useful in the treatment of complexly contaminated wastewater.
Пример 2. Разложение фенола штаммом бактерий Rhodococcus opacus ВКМ Ас-2911D в неиммобилизованном состоянии в условиях периодического культивирования.Example 2 Decomposition of phenol by the bacterial strain Rhodococcus opacus VKM Ac-2911D in the non-immobilized state under batch culture conditions.
Для культивирования штамма бактерий Rhodococcus opacus ВКМ Ас-2911D используют жидкую минеральную среду, состав которой приведен в примере 1.For cultivation of the bacterial strain Rhodococcus opacus VKM Ac-2911D, a liquid mineral medium is used, the composition of which is given in example 1.
Культуру для посевного материала выращивают в колбах объемом 750 мл с рабочим объемом 200 мл на минеральной среде с фенолом (0.2 г/л) в качестве единственного источника углерода и энергии. Клетки выращивают при перемешивании на круговой качалке (150 об/мин) при температуре 30°С до плотности 0.5-0.7 оптических единиц, для чего проводят дробное внесение фенола (по 0.2 г/л) по мере его потребления. Инокулят вносят в 100 мл минеральной среды до начальной оптической плотности (D560) 0.13±0.02 опт.ед. при 560 нм. Фенол добавляют в среду в концентрациях 0.5, 0.75, 1.0, 1.5 г/л. Уровень рН 7.0 среды в процессе культивирования штамма поддерживают добавлением 10 н. NaOH. Абиотическим контролем служит стерильная минеральная среда с фенолом (0.2 г/л) без инокулята.The inoculum culture is grown in flasks with a volume of 750 ml with a working volume of 200 ml on a mineral medium with phenol (0.2 g/l) as the sole source of carbon and energy. Cells are grown with stirring on a circular shaker (150 rpm) at a temperature of 30°C to a density of 0.5-0.7 optical units, for which phenol is introduced fractionally (0.2 g/l) as it is consumed. The inoculum is introduced into 100 ml of the mineral medium to an initial optical density (D560) of 0.13±0.02 opt.un. at 560 nm. Phenol is added to the medium at concentrations of 0.5, 0.75, 1.0, 1.5 g/l. The pH level of 7.0 of the medium during the cultivation of the strain is supported by the addition of 10 N. NaOH. The abiotic control is a sterile mineral medium with phenol (0.2 g/l) without inoculum.
Измерение концентрации фенола в среде культивирования проводят спектрофотометрическим методом по калибровочной кривой на спектрофотометре Shimadzu UV-1800 (Япония) (максимум поглощения фенола 270 нм). Интенсивность роста штамма оценивают спектрофотометрически по поглощению света при длине волны 560 нм.The concentration of phenol in the cultivation medium is measured by the spectrophotometric method using a calibration curve on a Shimadzu UV-1800 spectrophotometer (Japan) (phenol absorption maximum 270 nm). The growth rate of the strain is estimated spectrophotometrically by the absorption of light at a wavelength of 560 nm.
При концентрации фенола 0.5 г/л штамм бактерий Rhodococcus opacus ВКМ Ас-2911D полностью утилизирует поллютант менее чем за 24 ч. При этом максимальная величина оптической плотности D560 достигает 0.89±0.07 опт.ед. Это говорит о способности предлагаемого штамма Rhodococcus opacus ВКМ Ас-2911D разлагать умеренно-высокие концентрации токсиканта (таблица 2).At a phenol concentration of 0.5 g/L, the bacterial strain Rhodococcus opacus VKM Ac-2911D completely utilizes the pollutant in less than 24 h. In this case, the maximum optical density D560 reaches 0.89±0.07 opt. This indicates the ability of the proposed strain of Rhodococcus opacus VKM Ac-2911D to decompose moderately high concentrations of the toxicant (table 2).
При концентрации фенола 0.75 г/л полная деградация токсиканта описываемым штаммом происходит за 36 ч. Оптическая плотность D560 составляет 1.11±0.08 опт.ед. Дополнительное внесение фенола в концентрации 1.0 г/л сопровождается дальнейшим ростом культуры без какой-либо задержки. В этом случае штамм утилизирует 1.0 г/л фенола за 24 ч.At a phenol concentration of 0.75 g/l, the complete degradation of the toxicant by the described strain occurs within 36 hours. The optical density D560 is 1.11±0.08 opt.un. Additional application of phenol at a concentration of 1.0 g/l is accompanied by further growth of the culture without any delay. In this case, the strain utilizes 1.0 g/l of phenol in 24 h.
Повышение начальной концентрации фенола в среде до 1.0 г/л приводит к увеличению времени его деградации до 60 ч. За это время культура полностью утилизирует субстрат и достигает максимальной величины оптической плотности D560 1.15±0.06 опт.ед.An increase in the initial concentration of phenol in the medium to 1.0 g/L leads to an increase in the time of its degradation to 60 h. During this time, the culture completely utilizes the substrate and reaches the maximum optical density D560 of 1.15±0.06 opt.u.
При начальной концентрации фенола 1.5 г/л увеличение оптической плотности культуры начинается только после значительного адаптационного периода продолжительностью более 10 сут. На 15 сутки оптическая плотность D560 достигает максимального значения 1.59±0.11. При этом фенол не детектируется в культуральной жидкости, что свидетельствует о его потреблении.At an initial phenol concentration of 1.5 g/L, an increase in the optical density of the culture begins only after a significant adaptation period of more than 10 days. On the 15th day, the optical density D560 reaches its maximum value of 1.59±0.11. At the same time, phenol is not detected in the culture liquid, which indicates its consumption.
Рост клеток в неиммобилизованном состоянии при более высоких концентрациях фенола отсутствует. Убыль фенола в контрольном варианте (фенол в среде без добавления бактерий) не происходит.There is no growth of cells in the non-immobilized state at higher concentrations of phenol. The decrease in phenol in the control variant (phenol in the medium without the addition of bacteria) does not occur.
Данный пример подтверждает, что штамм бактерий Rhodococcus opacus ВКМ Ас-2911D в неиммобилизованном состоянии способен утилизировать фенол в концентрациях 0.5-1.0 г/л в качестве единственного источника углерода и энергии при периодическом культивировании в течение 24-60 ч соответственно.This example confirms that the bacterial strain Rhodococcus opacus VKM Ac-2911D in the non-immobilized state is able to utilize phenol at concentrations of 0.5–1.0 g/l as the only source of carbon and energy during periodic cultivation for 24–60 h, respectively.
Пример 3. Разложение фенола штаммом бактерий Rhodococcus opacus ВКМ Ас-2911D в иммобилизованном состоянии на поликапроамидном волокне в условиях периодического культивирования.Example 3 Decomposition of phenol by the bacterial strain Rhodococcus opacus VKM Ac-2911D in an immobilized state on a polycaproamide fiber under batch culture conditions.
Для иммобилизации клеток штамма бактерий Rhodococcus opacus ВКМ Ас-2911D в качестве носителя используют поликапроамидное волокно. В качестве инокулята используют суспензию клеток, выращенных на феноле до оптической плотности D560 1.59 опт.ед. Инокулят объемом 10 мл вносят в колбы, содержащие 100 мл минеральной среды (состав среды приведен в примере 1), 2.0 г поликапроамидного волокна и 50 мг/л фенола (для индукции ферментов биодеградации фенола). Клетки инкубируют в течение 18 ч на круговой качалке (150 об/мин) при температуре 30°С, затем вносят фенол в концентрациях 1.0, 1.5, 2.5 г/л. В качестве контроля используют носитель со 100 мл среды, содержащей 0.5 г/л фенола.For immobilization of cells of the bacterial strain Rhodococcus opacus VKM Ac-2911D, polycaproamide fiber is used as a carrier. As an inoculum, a suspension of cells grown on phenol to an optical density of D 560 of 1.59 optical units is used. A 10 ml inoculum is added to flasks containing 100 ml of a mineral medium (the composition of the medium is given in example 1), 2.0 g of polycaproamide fiber and 50 mg/l of phenol (to induce phenol biodegradation enzymes). Cells are incubated for 18 hours on a circular shaker (150 rpm) at a temperature of 30°C, then phenol is added at concentrations of 1.0, 1.5, 2.5 g/l. As a control, a carrier with 100 ml of medium containing 0.5 g/l of phenol is used.
Как видно из данных, представленных в таблице 2, штамм бактерий Rhodococcus opacus ВКМ Ас-2911D полностью утилизирует 1.0, 1.5 и 2,5 г/л фенола за 1, 2 и 4 суток соответственно. Убыль в контрольном варианте (носитель и фенол в среде) не происходит.As can be seen from the data presented in table 2, the bacterial strain Rhodococcus opacus VKM Ac-2911D completely utilizes 1.0, 1.5 and 2.5 g/l of phenol in 1, 2 and 4 days, respectively. There is no loss in the control variant (carrier and phenol in the medium).
Из данного примера можно сделать вывод, что предлагаемый штамм легко иммобилизуется на поликапроамидном волокне. Иммобилизация клеток приводит к увеличению концентраций фенола и скорости его деструкции по сравнению со свободными клетками.From this example, we can conclude that the proposed strain is easily immobilized on polycaproamide fiber. Immobilization of cells leads to an increase in the concentration of phenol and the rate of its destruction compared to free cells.
Пример 4. Разложение фенола штаммом бактерий Rhodococcus opacus ВКМ Ас-2911D в иммобилизованном состоянии на поликапроамидном волокне после длительного хранения.Example 4 Decomposition of phenol by the bacterial strain Rhodococcus opacus VKM Ac-2911D in an immobilized state on a polycaproamide fiber after long-term storage.
Изучение процесса утилизации фенола предлагаемым штаммом аналогично примеру 3, с тем отличием, что поликапроамидное волокно с иммобилизованными на нем клетками, полученное после деградации 2.5 г/л фенола переносят в 100 мл стерильной минеральной среды без добавления субстрата и хранят при температуре 7°С. После периода хранения, длящегося от 2 месяцев до 2 лет, волокно промывают свежей стерильной минеральной средой, добавляют фенол в концентрациях 0.5 и 2.5 г/л и культивируют при 30°С на круговой качалке (150 об/мин).The study of the process of utilization of phenol by the proposed strain is similar to example 3, with the difference that the polycaproamide fiber with cells immobilized on it, obtained after the degradation of 2.5 g/l of phenol, is transferred to 100 ml of a sterile mineral medium without adding a substrate and stored at a temperature of 7°C. After a storage period of 2 months to 2 years, the fiber is washed with fresh sterile mineral medium, phenol is added at concentrations of 0.5 and 2.5 g/l, and cultured at 30°C on a circular shaker (150 rpm).
После хранения иммобилизованных клеток в отсутствии субстрата при 7°С в течение 2 месяцев, штамм бактерий Rhodococcus opacus ВКМ Ас-2911D полностью утилизирует 0.5 и 2,5 г/л фенола за 1 и 4 суток соответственно. Таким образом, после непродолжительного хранения штамм не теряет способность к деградации фенола. Разложение 2.5 г/л субстрата происходит с той же скоростью, что и в случае с иммобилизованными клетками, которые не подвергались хранению.After storage of immobilized cells in the absence of a substrate at 7°C for 2 months, the bacterial strain Rhodococcus opacus VKM Ac-2911D completely utilizes 0.5 and 2.5 g/l of phenol in 1 and 4 days, respectively. Thus, after a short storage, the strain does not lose its ability to degrade phenol. Decomposition of 2.5 g/l of substrate occurs at the same rate as in the case of immobilized cells that were not subjected to storage.
После хранения иммобилизованных клеток в отсутствии субстрата при 7°С в течение 2 лет, при концентрации фенола 0.5 г/л штамм бактерий Rhodococcus opacus ВКМ Ас-2911D полностью утилизирует поллютант за 2 суток. Дополнительное внесение фенола в концентрации 2.5 г/л к активированной культуре сопровождается деструкцией токсиканта. Полная утилизация фенола проходит за 6 суток.After storage of immobilized cells in the absence of a substrate at 7°C for 2 years, at a phenol concentration of 0.5 g/L, the bacterial strain Rhodococcus opacus VKM Ac-2911D completely utilizes the pollutant in 2 days. Additional introduction of phenol at a concentration of 2.5 g/l to the activated culture is accompanied by the destruction of the toxicant. Complete utilization of phenol takes 6 days.
При добавлении фенола в этой же концентрации, 2.5 г/л, к иммобилизованным, но не активированным после 2 лет хранения клеткам, полная деградация токсиканта предлагаемым штаммом происходит за 8 суток.When phenol is added at the same concentration, 2.5 g/l, to immobilized but not activated cells after 2 years of storage, the complete degradation of the toxicant by the proposed strain occurs within 8 days.
Из данного примера можно сделать вывод, что иммобилизованные клетки, хранившиеся 2 года в отсутствии субстрата при 7°С, не потеряли способность деградировать фенол, однако для утилизации высоких концентраций им требуется в 2 раза больше времени, чем раньше.From this example, it can be concluded that immobilized cells that were stored for 2 years in the absence of a substrate at 7°C did not lose the ability to degrade phenol; however, they require 2 times more time to utilize high concentrations than before.
Пример 5. Разложение фенола штаммом бактерий Rhodococcus opacus ВКМ Ас-2911D в иммобилизованном состоянии на поликапроамидном волокне при температуре 7°С.Example 5 Decomposition of phenol by the bacterial strain Rhodococcus opacus VKM Ac-2911D in an immobilized state on a polycaproamide fiber at a temperature of 7°C.
Для разложения фенола при температуре 7°С используют поликапроамидное волокно с иммобилизованными на нем клетками, полученное после полной деградации 2.5 г/л фенола. Волокно с иммобилизованными клетками переносят в 100 мл стерильной минеральной среды, содержащей 0.2 г/л фенола. Культивирование ведут при 7°С без аэрации.For the decomposition of phenol at a temperature of 7°C, a polycaproamide fiber with cells immobilized on it, obtained after complete degradation of 2.5 g/l of phenol, is used. The fiber with immobilized cells is transferred into 100 ml of sterile mineral medium containing 0.2 g/l of phenol. Cultivation is carried out at 7°C without aeration.
При концентрации фенола 0.2 г/л и температуре 7°С полная деградация токсиканта предлагаемым штаммом происходит за 6 суток. При дополнительном внесении фенола в концентрации 0.2 г/л его убыль в тех же условиях также происходит за 6 суток.At a phenol concentration of 0.2 g/l and a temperature of 7°C, the complete degradation of the toxicant by the proposed strain occurs within 6 days. With the additional introduction of phenol at a concentration of 0.2 g/L, its decrease under the same conditions also occurs within 6 days.
Из данного примера видно, что предлагаемый штамм бактерий способен утилизировать низкие концентрации фенола при температуре 7°С.This example shows that the proposed bacterial strain is able to utilize low concentrations of phenol at a temperature of 7°C.
Таким образом, показано, что предлагаемый штамм бактерий Rhodococcus opacus ВКМ Ас-2911D обеспечивает разложение фенола как неиммобилизованными, так и иммобилизованными клетками при концентрациях токсиканта от 0.5 до 2.5 г/л.Thus, it has been shown that the proposed bacterial strain Rhodococcus opacus VKM Ac-2911D ensures the decomposition of phenol by both non-immobilized and immobilized cells at toxicant concentrations from 0.5 to 2.5 g/l.
Предлагаемый штамм превосходит штамм-прототип Rhodococcus opacus ВКМ-Ас-2546 D по деструктивной активности по отношению к высоким концентрациям фенола. Так, максимальная концентрация фенола, при которой наблюдается рост и разложение токсиканта при периодическом культивировании, составляет для штамма-прототипа 0.75 г/л для свободных клеток и 1.5 г/л для иммобилизованных клеток. Предлагаемый штамм Rhodococcus opacus ВКМ Ас-2911D способен утилизировать 1.5 и 2.5 г/л в виде свободных и иммобилизованных клеток соответственно.The proposed strain is superior to the prototype strain Rhodococcus opacus VKM-Ac-2546 D in destructive activity in relation to high concentrations of phenol. Thus, the maximum concentration of phenol at which growth and decomposition of the toxicant is observed during periodic cultivation is 0.75 g/l for free cells and 1.5 g/l for immobilized cells for the prototype strain. The proposed strain of Rhodococcus opacus VKM AC-2911D is able to utilize 1.5 and 2.5 g/l in the form of free and immobilized cells, respectively.
Claims (1)
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2777111C1 RU2777111C1 (en) | 2022-08-01 |
| RU2777111C9 true RU2777111C9 (en) | 2022-11-10 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2803633C1 (en) * | 2023-05-22 | 2023-09-18 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский государственный национальный исследовательский университет" | Method for biodegradation of hydroxylated benzoic acids using rhodococcus ruber p25 strain |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2270805C2 (en) * | 2004-04-07 | 2006-02-27 | ЗАО "Стерлитамакский нефтехимический завод" | Method of freeing waste waters of phenol compounds |
| RU2405036C2 (en) * | 2008-11-20 | 2010-11-27 | Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН | Phenol decomposition agent |
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2270805C2 (en) * | 2004-04-07 | 2006-02-27 | ЗАО "Стерлитамакский нефтехимический завод" | Method of freeing waste waters of phenol compounds |
| RU2405036C2 (en) * | 2008-11-20 | 2010-11-27 | Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН | Phenol decomposition agent |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| BONDAR V.S., Preferential oxidative dehalogenation upon conversion of 2-halophenols by Rhodococcus opacus 1G, FEMS Microbiol Lett. 1999, Dec 1; 181 (1), p.73-82. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2803633C1 (en) * | 2023-05-22 | 2023-09-18 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский государственный национальный исследовательский университет" | Method for biodegradation of hydroxylated benzoic acids using rhodococcus ruber p25 strain |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Jianlong et al. | Biodegradation of quinoline by gel immobilized Burkholderia sp. | |
| Lu et al. | Study of phenol biodegradation using Bacillus amyloliquefaciens strain WJDB-1 immobilized in alginate–chitosan–alginate (ACA) microcapsules by electrochemical method | |
| Jahangiri et al. | Characterisation of electron beam irradiation-immobilised laccase for application in wastewater treatment | |
| Fang et al. | Investigation of isolation and immobilization of a microbial consortium for decoloring of azo dye 4BS | |
| Zhang et al. | Application progress of microbial immobilization technology based on biomass materials | |
| Hameed et al. | Decolorization, biodegradation and detoxification of reactive blue azo dye using immobilized mixed cells | |
| Lu et al. | Biodegradation of chlorophenols by immobilized pure-culture microorganisms | |
| Saraireh et al. | Biodegradation of phenol: Mini review | |
| RU2777111C9 (en) | Bacterial strain rhodococcus opacus vkm ac-2911d capable of phenol degradation at high concentrations | |
| RU2777111C1 (en) | Bacterial strain rhodococcus opacus vkm ac-2911d capable of phenol degradation at high concentrations | |
| Kumar et al. | Degradation potential of free and immobilized cells of white rot fungus Phanerochaete chrysosporium on synthetic dyes | |
| RU2185339C2 (en) | Method of biological cleaning of sewage from contaminants | |
| JPH0824589B2 (en) | Method for biodegrading phenolic compound and novel strain usable therefor | |
| RU2661679C2 (en) | Method of oil-processing and petrochemical production sewage waters purification from phenol | |
| RU2270806C2 (en) | Strain pseudomonas aeruginos xp-25 carrying out biodegradation of aromatic compounds | |
| RU2663798C2 (en) | Method of purification of wastewater from the oil refining and petrochemical manufacturing productions from benzene | |
| JP2008043321A (en) | Chlorella vulgaris, bioremediation method using the same, bioreactor and harmful substance removal method using the same. | |
| RU2501852C2 (en) | Preparation for cleaning of soil from oil and oil products | |
| Farag et al. | Eco-friendly biotransformation of penicillin G by free and immobilized marine halophilic Bacillus pseudomycoides AH1 | |
| RU2270807C2 (en) | Biochemical method for freeing waste waters of phenol compounds | |
| Mohite | EFFICIENT BIOTRANSFORMATION OF PHENOL AND ITS DERIVATIVES USING Streptococcus epidermis BY CATECHOL 2, 3-DIOXYGENASE METABOLISM. | |
| RU2823026C1 (en) | Biopreparation for carbon tetrachloride degradation | |
| Noori et al. | Novel immobilization of Pseudomonas aeruginosa on graphene oxide and its applications to biodegradation of phenol existing in industrial wastewaters | |
| Parvin et al. | Isolation of mixed bacterial culture from Rajshahi Silk industrial zone and their efficiency in Azo Dye decolorization | |
| Saad et al. | Biodegradation of Phenolic Compounds in Contaminated Water: Efficacy of Immobilized Bacterial Strains and Environmental Factors |