RU2823522C1 - STRAIN OF RHODOCOCCUS FASCIANS VKM Ac-2996 IS BIORECEPTOR ELEMENT OF BIOSENSOR FOR DETERMINING BIOCHEMICAL OXYGEN CONSUMPTION - Google Patents
STRAIN OF RHODOCOCCUS FASCIANS VKM Ac-2996 IS BIORECEPTOR ELEMENT OF BIOSENSOR FOR DETERMINING BIOCHEMICAL OXYGEN CONSUMPTION Download PDFInfo
- Publication number
- RU2823522C1 RU2823522C1 RU2024112690A RU2024112690A RU2823522C1 RU 2823522 C1 RU2823522 C1 RU 2823522C1 RU 2024112690 A RU2024112690 A RU 2024112690A RU 2024112690 A RU2024112690 A RU 2024112690A RU 2823522 C1 RU2823522 C1 RU 2823522C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- strain
- biosensor
- bioreceptor
- rhodococcus fascians
- vkm
- Prior art date
Links
- 241000187694 Rhodococcus fascians Species 0.000 title claims abstract description 14
- 230000036284 oxygen consumption Effects 0.000 title claims abstract description 4
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 6
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 6
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OQWIKYXFAZAALW-FMDYKLJDSA-N (2S)-2-amino-5-oxo-5-[(2R,3R,4S,5S,6R)-3,4,5-trihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-2-yl]oxypentanoic acid Chemical compound N[C@@H](CCC(=O)O[C@H]1O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H]1O)C(O)=O OQWIKYXFAZAALW-FMDYKLJDSA-N 0.000 description 2
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 2
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 2
- WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N alstonine Natural products C1=CC2=C3C=CC=CC3=NC2=C2N1C[C@H]1[C@H](C)OC=C(C(=O)OC)[C@H]1C2 WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N 0.000 description 2
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- ASHGTUMKRVIOLH-UHFFFAOYSA-L potassium;sodium;hydrogen phosphate Chemical compound [Na+].[K+].OP([O-])([O-])=O ASHGTUMKRVIOLH-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 239000012064 sodium phosphate buffer Substances 0.000 description 2
- 108020004465 16S ribosomal RNA Proteins 0.000 description 1
- 102000016938 Catalase Human genes 0.000 description 1
- 108010053835 Catalase Proteins 0.000 description 1
- 239000006142 Luria-Bertani Agar Substances 0.000 description 1
- 239000000020 Nitrocellulose Substances 0.000 description 1
- 102000004316 Oxidoreductases Human genes 0.000 description 1
- 108090000854 Oxidoreductases Proteins 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 241001355408 Rhodococcus fascians NBRC 12155 = LMG 3623 Species 0.000 description 1
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 230000003698 anagen phase Effects 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000721 bacterilogical effect Effects 0.000 description 1
- 229940041514 candida albicans extract Drugs 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000002705 metabolomic analysis Methods 0.000 description 1
- 230000001431 metabolomic effect Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 229920001220 nitrocellulos Polymers 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
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 239000012137 tryptone Substances 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012138 yeast extract Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
[01] Область техники[01] Technical field
[02] Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к новому штамму Rhodococcus fascians, используемому в качестве биорецепторного элемента для определения биохимического потребления кислорода (БПК), в частности для экспресс-анализа БПК5 с целью оценки загрязненности водного объекта.[02] The invention relates to the field of biotechnology, namely to a new strain of Rhodococcus fascians, used as a bioreceptor element for determining biochemical oxygen demand (BOD), in particular for the express analysis of BOD 5 in order to assess the pollution of a water body.
[03] Уровень техники[03] State of the art
[04] Известен штамм Rhodococcus fascians 4-Г депонированный под номером RCAM01140 (патент РФ RU 2489483, 10.08.2013). Штамм применяется для очистки загрязненных нефтью почв. При этом возможность его применения в качестве биорецепторного элемента для анализа загрязненности воды не исследована.[04] The strain Rhodococcus fascians 4-G is known, deposited under the number RCAM01140 (RF patent RU 2489483, 08/10/2013). The strain is used to clean oil-contaminated soils. However, the possibility of its use as a bioreceptor element for analyzing water pollution has not been studied.
[05] Наиболее близким аналогом изобретения является штамм Rhodococcus fascians LMG 3623 (Khilyas I.V. et al. Genomic and metabolomic profiling of endolithic Rhodococcus fascians strain S11 isolated from an arid serpentine environment //Archives of Microbiology. - 2022. - T. 204. - №.6. - С. 336), выделенный из выветренной змеевидной породы засушливого Халиловского массива, Россия. Штамм рассматривается как инструмент для исследований органоминеральных взаимодействий и биоремедиации тяжелых металлов. Однако в настоящее время также не описано использование данного штамма для анализа загрязненности водных объектов.[05] The closest analogue of the invention is the strain Rhodococcus fascians LMG 3623 (Khilyas I.V. et al. Genomic and metabolomic profiling of endolithic Rhodococcus fascians strain S11 isolated from an arid serpentine environment //Archives of Microbiology. - 2022. - T. 204. - No. 6. - P. 336), isolated from weathered serpentine rock of the arid Khalilovsky massif, Russia. The strain is considered as a tool for studying organomineral interactions and bioremediation of heavy metals. However, the use of this strain for the analysis of water pollution is also not currently described.
[06] Таким образом, технической проблемой, на решение которой направлено заявленное изобретение является обеспечение возможности применения штамма Rhodococcus fascians в БПК-сенсорах для анализа загрязненности водных объектов.[06] Thus, the technical problem to which the claimed invention is aimed is to ensure the possibility of using the Rhodococcus fascians strain in BOD sensors for analyzing the pollution of water bodies.
[07] Раскрытие сущности изобретения[07] Disclosure of the invention
[08] Техническим результатом изобретения является расширение возможности применения штамма Rhodococcus fascians в части анализа загрязненности воды, повышение операционной стабильности биосенсора и расширение диапазона определяемых концентраций.[08] The technical result of the invention is to expand the possibility of using the Rhodococcus fascians strain in terms of analyzing water pollution, increasing the operational stability of the biosensor and expanding the range of detectable concentrations.
[09] Для решения поставленной технической проблемы и достижения указанного технического результата предлагается штамм Rhodococcus fascians ВКМ Ас-2996 как биорецепторный элемент биосенсора для определения биохимического потребления кислорода.[09] To solve the stated technical problem and achieve the specified technical result, the Rhodococcus fascians strain VKM Ac-2996 is proposed as a bioreceptor element of a biosensor for determining biochemical oxygen consumption.
[010] Краткое описание чертежей[010] Brief description of drawings
[011] Изобретение поясняется фигурой, где показан градуировочный график зависимости ответа биосенсора от концентрации глюкозо-глутаматной смеси, пересчитанной на БПК5.[011] The invention is illustrated by the figure, which shows a calibration graph of the dependence of the biosensor response on the concentration of the glucose-glutamate mixture, converted to BOD5.
[012] Осуществление изобретения[012] Carrying out the invention
[013] Штамм Rhodococcus fascians депонирован во Всероссийской коллекции микроорганизмов под регистрационным номером ВКМ Ас-2996.[013] The Rhodococcus fascians strain is deposited in the All-Russian Collection of Microorganisms under registration number VKM Ac-2996.
[014] Штамм Rhodococcus fascians ВКМ Ас-2996 характеризуется следующими признаками.[014] The Rhodococcus fascians strain VKM Ac-2996 is characterized by the following characteristics.
[015] Культурально-морфологические признаки. На агаризованной среде Луриа-Бертрани (ЛБ) образует желтые, гладкие, блестящие, выпуклые, круглые колонии. В жидкой питательной среде со встряхиванием образует гомогенную муть. По морфологии клетки являются палочками размером 2,5-3 мкм. Спор не образуют. Грамположительные.[015] Cultural and morphological characteristics. On Luria-Bertrani (LB) agar medium it forms yellow, smooth, shiny, convex, round colonies. In a liquid nutrient medium with shaking it forms a homogeneous turbidity. In terms of morphology, the cells are rods measuring 2.5-3 microns. There is no dispute. Gram-positive.
[016] Физиолого-биохимические признаки. Аэробы. Каталазоположительные. Оксидазоотрицательные. Растут при температуре от 25 до 30°С, при рН от 6,6 до 7,0. Устойчивы к содержанию NaCl до 5%.[016] Physiological and biochemical characteristics. Aerobes. Catalase positive. Oxidase negative. They grow at temperatures from 25 to 30°C, at a pH from 6.6 to 7.0. Resistant to NaCl content up to 5%.
[017] Предлагаемый штамм выделен из активного ила очистных сооружений Тульской области. Штамм идентифицирован на основе анализа морфологических и биохимических свойств, а также с помощью секвенирования гена 16S рРНК и определителю бактерий Берджи.[017] The proposed strain was isolated from activated sludge at wastewater treatment plants in the Tula region. The strain was identified based on the analysis of morphological and biochemical properties, as well as using 16S rRNA gene sequencing and the Bergey bacterial identification.
[019] Хранение штамма осуществляют в лиофильно высушенном состоянии или в питательной среде ЛБ (твердая агаризованная / жидкая).[019] The strain is stored in a freeze-dried state or in the LB nutrient medium (solid agar / liquid).
[020] Для культивирования штамма применяют среду следующего состава (г/л): триптон - 10, дрожжевой экстракт - 5, NaCl - 10. Культивирование проводят при 28°C с аэрацией до достижения стационарной стадии роста.[020] To cultivate the strain, a medium of the following composition (g/l) is used: tryptone - 10, yeast extract - 5, NaCl - 10. Cultivation is carried out at 28°C with aeration until the stationary stage of growth is reached.
[021] Изобретение иллюстрируется примерами конкретной реализации.[021] The invention is illustrated by examples of specific implementations.
[022] Выращивание штамма[022] Strain cultivation
[023] Для получения биомассы клетки штамма-продуцента переносят на агаризованную среду ЛБ в чашку Петри и инкубируют в течение ночи при 28°С. Свежевыращенные колонии переносят стерильной бактериологической петлей в колбы, содержащие жидкую питательную среду ЛБ и культивируют на качалках при 28°С при перемешивании - 150 об/мин, до достижения стационарной фазы роста. Клетки осаждают центрифугированием при 10000 об/мин при 25°С.[023] To obtain biomass, cells of the producer strain are transferred to LB agar medium in a Petri dish and incubated overnight at 28°C. Freshly grown colonies are transferred with a sterile bacteriological loop into flasks containing liquid nutrient medium LB and cultivated on shakers at 28°C with stirring - 150 rpm, until the stationary growth phase is reached. Cells are pelleted by centrifugation at 10,000 rpm at 25°C.
[024] Создание биорецепторного элемента[024] Creation of a bioreceptor element
[025] К биомассе микроорганизмов Rhodococcus fascians ВКМ Ас-2996 добавляют калий-натрий фосфатный буфер с рН=6,8, таким образом, чтобы титр клеток составлял 150 мг/см3. Полученную смесь перемешивают в магнитной мешалке в течение 5 минут. К суспензии микроорганизмов добавляют равный объем тетраэтоксисилана. В полученную смесь вносят поливиниловый спирт в соотношении 75:25 об.%. Подложку на основе нитроцеллюлозы предварительно смачивают в 5-10% растворе NaF и помещают в пластиковое устройство для фильтрации, после чего пластиковый шприц объемом 5-10 см3 заполняют смесью, содержащей микроорганизмы и данную смесь пропускают через подложку. После иммобилизации микроорганизмов биорецепторный элемент извлекают, высушивают и разрезают. Все полученные матрицы хранят в пробирках типа «Эппендорф» при температуре от -20°С до +5°С.[025] Potassium-sodium phosphate buffer with pH=6.8 is added to the biomass of microorganisms Rhodococcus fascians VKM Ac-2996, so that the cell titer is 150 mg/cm 3 . The resulting mixture is stirred in a magnetic stirrer for 5 minutes. An equal volume of tetraethoxysilane is added to the microorganism suspension. Polyvinyl alcohol is added to the resulting mixture in a ratio of 75:25 vol.%. The nitrocellulose-based substrate is pre-wetted in a 5-10% NaF solution and placed in a plastic filter device, after which a plastic syringe with a volume of 5-10 cm 3 is filled with a mixture containing microorganisms and this mixture is passed through the substrate. After immobilization of microorganisms, the bioreceptor element is removed, dried and cut. All obtained matrices are stored in Eppendorf tubes at a temperature from -20°C to +5°C.
[026] Анализ загрязненности водных объектов с помощью БПК-биосенсора[026] Analysis of water pollution using a BOD biosensor
[027] Для определения индекса БПК5 (показателя окисления за пять суток) используют стационарный прибор. Конструкция прибора предусматривает применение модифицированных микробных электродов и микроорганизмов различного типа. В качестве растворов для калибровки БПК-датчика используют ГСО (государственный стандартный образец) состава ХПК (химическое потребление кислорода) и БПК или смеси органических соединений (синтетические сточные воды).[027] To determine the BOD 5 index (oxidation indicator over five days), a stationary device is used. The design of the device provides for the use of modified microbial electrodes and microorganisms of various types. As solutions for calibrating the BOD sensor, GSO (state standard sample) of the composition COD (chemical oxygen demand) and BOD or a mixture of organic compounds (synthetic wastewater) is used.
[028] Для количественного определения индекса БПК в пробе применяют метод абсолютной градуировки, для этого строят зависимость ответа биорецептора от концентрации субстрата.[028] To quantify the BOD index in a sample, the absolute calibration method is used; for this purpose, the dependence of the bioreceptor response on the substrate concentration is plotted.
[029] Различные объемы глюкозо-глутаматной смеси (ГГС) вносят в кювету с 4 мл калий-натрий фосфатного буферного раствора (рН=6,8). За ответ сенсора принимают уменьшение уровня кислорода в кювете. Далее строят градуировочный график (см. фиг.) зависимости ответа сенсора от концентрации ГГС, пересчитанной на БПК5 по уравнению:[029] Various volumes of glucose-glutamate mixture (GMS) are added to a cuvette with 4 ml of potassium-sodium phosphate buffer solution (pH=6.8). The sensor response is taken to be a decrease in the oxygen level in the cuvette. Next, a calibration graph is constructed (see Fig.) of the dependence of the sensor response on the concentration of HGS, recalculated to BOD5 according to the equation:
[030] БПК=0,68 * С(ГГС),[030] BOD=0.68 * C(GGS),
[031] где С(ГГС) - концентрация ГГС в кювете; 0,68 - коэффициент пересчета.[031] where C(GGS) is the concentration of GGS in the cuvette; 0.68 - conversion factor.
[032] Затем в кювету вносят образец исследуемой воды и регистрируют ответ сенсора. По градуировочной прямой рассчитывают концентрацию БПК в образце.[032] Then a sample of the water being tested is added to the cuvette and the sensor response is recorded. The BOD concentration in the sample is calculated using the calibration line.
[033] Полученный биорецепторный элемент характеризуется параметрами, показанными в таблице 1.[033] The resulting bioreceptor element is characterized by the parameters shown in table 1.
[035] Таким образом, получен штамм Rhodococcus fascians ВКМ Ас-2996, который может успешно использоваться в качестве биорецепторного элемента для экспресс-анализа загрязненности водных объектов.[035] Thus, the Rhodococcus fascians strain VKM Ac-2996 was obtained, which can be successfully used as a bioreceptor element for express analysis of water pollution.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2823522C1 true RU2823522C1 (en) | 2024-07-23 |
Family
ID=
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2083410A1 (en) * | 1991-11-22 | 1993-05-23 | Shigeru Maeda | Biochemical oxygen demand analyzer, methods of analysis, microorganisms used for analysis |
| RU2489483C1 (en) * | 2012-08-14 | 2013-08-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский нефтяной научно-исследовательский геологоразведочный институт" (ФГУП "ВНИГРИ") | STRAIN Rhodococcus fascians, USED FOR OIL DECOMPOSITION |
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2083410A1 (en) * | 1991-11-22 | 1993-05-23 | Shigeru Maeda | Biochemical oxygen demand analyzer, methods of analysis, microorganisms used for analysis |
| RU2489483C1 (en) * | 2012-08-14 | 2013-08-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский нефтяной научно-исследовательский геологоразведочный институт" (ФГУП "ВНИГРИ") | STRAIN Rhodococcus fascians, USED FOR OIL DECOMPOSITION |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| ARLYAPOV V.A. et al. Microbial Biosensors for Rapid Determination of Biochemical Oxygen Demand: Approaches, Tendencies and Development Prospects, Biosensors, 2022, vol. 12(10), 842, pp. 1-35. * |
| ARLYAPOV V.A. et al. Registration of BOD using Paracoccus yeei bacteria isolated from activated sludge, 3 Biotech, 2020, vol. 10(5): 207. * |
| ВАРФОЛОМЕЕВ С.Д. Биосенсоры, Cоросовский образовательный журнала, 1997, N 1, стр. 45-49. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2007226332B2 (en) | A bacterium consortium, bio-electrochemical device and a process for quick and rapid estimation of biological oxygen demand | |
| US5952188A (en) | Reusable immobilized microbial composition useful as ready-to-use seed inoculum in BOD analysis | |
| RU2823522C1 (en) | STRAIN OF RHODOCOCCUS FASCIANS VKM Ac-2996 IS BIORECEPTOR ELEMENT OF BIOSENSOR FOR DETERMINING BIOCHEMICAL OXYGEN CONSUMPTION | |
| CN1563354A (en) | Strain in use sensor of measuring oxygen quantity needed by industrial wastewater or seawater biochemistry-method for cultivating bacillus licheniformis | |
| RU2823520C1 (en) | Arthrobacter halodurans strain vkm ac-2997 is a bioreceptor element of biosensor for determining biochemical oxygen consumption | |
| CN113462621B (en) | Bacillus siamensis capable of degrading grease and application thereof in grease-containing wastewater | |
| Tam et al. | Viable bacterial biomass and functional diversity in fresh and marine waters in the Canadian Arctic | |
| CN106676044B (en) | A Strain of Rhodopseudomonas palustris and Its Application | |
| RU2824198C1 (en) | Strain delftia tsuruhatensis vkm b-3752 bioreceptor element of biosensor for determination of phenol index | |
| US6511822B1 (en) | Immobilized microbial consortium useful for rapid and reliable BOD estimation | |
| RU73975U1 (en) | BIOSENSOR FOR DETERMINING WATER POLLUTION BY ORGANIC SUBSTANCES | |
| RU2835603C1 (en) | Lyophilized biopreparation of yeast for rapid monitoring of degree of water contamination with organic substances | |
| RU2840963C1 (en) | Method of producing bioreceptor element in form of biofilm based on microorganisms for electrode of biosensor analytical device and biosensor analytical device for detecting level of contamination of water with biodegradable organic compounds | |
| Ivanov et al. | Monitoring of microbial diversity by fluorescence in situ hybridization and fluorescence spectrometry | |
| RU2086652C1 (en) | Method of l-proline quantitative determination | |
| Ramsay et al. | Rapid bioelectrochemical methods for the detection of living microorganisms | |
| GB2360788A (en) | Immobilised micro-organisms for the estimation of biochemical oxygen demand (BOD) | |
| RU106898U1 (en) | DEVICE FOR EXPRESS DETERMINATION OF BIOCHEMICAL OXYGEN CONSUMPTION | |
| CN118599701B (en) | A fungal endophytic Klebsiella michiganensis and its application | |
| AU773782B2 (en) | Method for detecting micro-organisms and support used in said method | |
| CN112625939B (en) | Bacillus methylotrophicus and application thereof | |
| JP2010057450A (en) | Luminous microorganism immobilized chip and method for measuring organic contamination and environment using the same | |
| SU1017726A1 (en) | Strain vibrio cholerae eltor 673/67thy for use as test culture for detecting thymidine in culture media | |
| CN121136870A (en) | Tetracycline-resistant pseudomonas aeruginosa denitrifying bacteria | |
| RU101037U1 (en) | BIOSENSOR FOR ASSESSING WASTE WATER CONTAMINATION OF PRODUCTION OF SYNTHETIC WASHING PRODUCTS |