Биосорбенттердің микроорганизмдердің антибиотикке сезімталдығына әсерлері
КІРІСПЕ
1 Әдебиеттерге шолу
1.1 Микроорганизмдердің иммобилизденген клеткалары және олардың қолданылуы
1.2 Көмірсутек тотықтырушы микроорганизмдер, олардың мұнай және
мұнай өнімдерінің тотығу процесіндегі рөлі
1.3 Антибактериалдық препараттарға микроорганизмдердің төзімділігі
2 Материалдар мен зерттеу әдістері
2.1 Зерттеу материалдары
2.2 Зерттеу әдістері
3 Нәтижелер мен талдаулар 29
3.1 Диффузионды.дискі әдісі көмегімен көмірсутек тотықтырушы микроорганизмдердің антибиотикке төзімділігін анықтау
3.2 Көмірсутек тотықтырушы микроорганизмдер клеткаларының көміртектендірілген күріш қауызы мен сары өрік қабығы негізіндегі сорбенттерге сорбциясы
3.3 Биосорбенттердің микроорганизмдердің антибиотикке сезімталдығына әсері
ҚОРЫТЫНДЫ
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
1 Әдебиеттерге шолу
1.1 Микроорганизмдердің иммобилизденген клеткалары және олардың қолданылуы
1.2 Көмірсутек тотықтырушы микроорганизмдер, олардың мұнай және
мұнай өнімдерінің тотығу процесіндегі рөлі
1.3 Антибактериалдық препараттарға микроорганизмдердің төзімділігі
2 Материалдар мен зерттеу әдістері
2.1 Зерттеу материалдары
2.2 Зерттеу әдістері
3 Нәтижелер мен талдаулар 29
3.1 Диффузионды.дискі әдісі көмегімен көмірсутек тотықтырушы микроорганизмдердің антибиотикке төзімділігін анықтау
3.2 Көмірсутек тотықтырушы микроорганизмдер клеткаларының көміртектендірілген күріш қауызы мен сары өрік қабығы негізіндегі сорбенттерге сорбциясы
3.3 Биосорбенттердің микроорганизмдердің антибиотикке сезімталдығына әсері
ҚОРЫТЫНДЫ
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
Әлемдік мұхиттардың ластануы адамзат алдында тұрған ең маңызды мәселеге айналды. Қазіргі күні мұхит және теңіздердің көмірсутектермен және бірінші қатарда мұнай және мұнай өнімдерімен ластануы ерекше қауіп тудырып тұр [1].
Теңіздердің мұнаймен ластануының негізгі көзі теңіз кемелері. Теңізге түсетін мұнайдың басым мөлшері теңіз астылық мұнай өндіргіш қондырғыларының апатқа ұшырау нәтижесінен болады. Күрделі тоннажды танкерлардың мұндай апаттары болашақта да болатынына күмән жоқ [2].
Теңіз суына мұнайдың түсуінің көбеюі және осының салдарынан халық шаруашылығына тиетін зардабы нәтижесінен әлемдік мұхиттың мұнаймен ластануымен күресу сұрақтары дүниежүзілік өзекті мәселелер қатарына енді. БҰҰ құрамында арнайы теңіз суларының мұнаймен ластануымен күресу комитеті бар. БҰҰ-ның мәліметтері бойынша бүкіл дүние жүзінде 1967 ж. 1850 млн. т. мұнай өндірілген, 1970 ж. 2200 млн т., 1979 Ж.-2956 млн.т. мұнай өндірілген. Қазақстандағы мұнай өнімінің жылдық мөлшері 40 млн.т. құрайды [3].
Теңізде мұнаймен күресу сұрақтары халықаралық мекемелер сауалына айналды және бірнеше мәрте дүниежүзілік және ұлттық-ғылыми теңізді зерттеуге арналған конференцияларда қарастырылды. Бірақ қолданылған шараларға қарамастан теңіздің мұнаймен ластануы жылдан жылға өсіп бара жатыр және қазіргі кезде миллиондаған тонналармен тіркеледі [4].
Мұнаймен ластану мұнай өндіру мен өңдеу аймағында ғана кездесіп қоймайды, мұндай жағдайға кез-келген аудан немесе қала ұшырауы мүмкін [5]. Мұнай және мұнай өнімдерімен ластану флора мен фаунаның, биоценоз құрамының өзгеруін туғызады [6]. Мұнайдың улылық дәрежесі олардың химиялық құрамының әртүрлі мөлшерімен, әсіресе ұшқыш ароматты көмірсутектердің (толуол, ксилол, бензол және нафталин) құрамымен анықталады. Көмірсутектер бактериалық хемотаксисті бұзып, олардың суқоймаларындағы органикалық заттардың ыдырауын бөгейді. Ароматты көмірсутектер (фенол, толуол, «шикі» мұнай) темен концентрацияда да (0,6 %) улы әсер етеді [7].
Мұнай - күрделі субстрат, мұнайды жеке штамм толық ыдырата алмайды, өйткені қажетті барлық ферменттер жиынтығына ие болмайды. Субстраттарды пайдалану арнайылылығы бар микроорганизмдердің аралас дақылдарын пайдалану мұнайды толық деструкциялауға мүмкіндік береді [8].
Қазіргі кезде табиғи ортаны мұнай және мұнай өнімдерінен тазартудың көптеген жолдары белгілі, солардың ішіндегі барынша озық әдіс болып -микробиологиялық әдіс есептеледі. Өз кезегінде бұл әдістің алдымызда тұрған мәселенің шешуінің екі, бір-бірінен тэуелсіз жолын ұсынады:
Теңіздердің мұнаймен ластануының негізгі көзі теңіз кемелері. Теңізге түсетін мұнайдың басым мөлшері теңіз астылық мұнай өндіргіш қондырғыларының апатқа ұшырау нәтижесінен болады. Күрделі тоннажды танкерлардың мұндай апаттары болашақта да болатынына күмән жоқ [2].
Теңіз суына мұнайдың түсуінің көбеюі және осының салдарынан халық шаруашылығына тиетін зардабы нәтижесінен әлемдік мұхиттың мұнаймен ластануымен күресу сұрақтары дүниежүзілік өзекті мәселелер қатарына енді. БҰҰ құрамында арнайы теңіз суларының мұнаймен ластануымен күресу комитеті бар. БҰҰ-ның мәліметтері бойынша бүкіл дүние жүзінде 1967 ж. 1850 млн. т. мұнай өндірілген, 1970 ж. 2200 млн т., 1979 Ж.-2956 млн.т. мұнай өндірілген. Қазақстандағы мұнай өнімінің жылдық мөлшері 40 млн.т. құрайды [3].
Теңізде мұнаймен күресу сұрақтары халықаралық мекемелер сауалына айналды және бірнеше мәрте дүниежүзілік және ұлттық-ғылыми теңізді зерттеуге арналған конференцияларда қарастырылды. Бірақ қолданылған шараларға қарамастан теңіздің мұнаймен ластануы жылдан жылға өсіп бара жатыр және қазіргі кезде миллиондаған тонналармен тіркеледі [4].
Мұнаймен ластану мұнай өндіру мен өңдеу аймағында ғана кездесіп қоймайды, мұндай жағдайға кез-келген аудан немесе қала ұшырауы мүмкін [5]. Мұнай және мұнай өнімдерімен ластану флора мен фаунаның, биоценоз құрамының өзгеруін туғызады [6]. Мұнайдың улылық дәрежесі олардың химиялық құрамының әртүрлі мөлшерімен, әсіресе ұшқыш ароматты көмірсутектердің (толуол, ксилол, бензол және нафталин) құрамымен анықталады. Көмірсутектер бактериалық хемотаксисті бұзып, олардың суқоймаларындағы органикалық заттардың ыдырауын бөгейді. Ароматты көмірсутектер (фенол, толуол, «шикі» мұнай) темен концентрацияда да (0,6 %) улы әсер етеді [7].
Мұнай - күрделі субстрат, мұнайды жеке штамм толық ыдырата алмайды, өйткені қажетті барлық ферменттер жиынтығына ие болмайды. Субстраттарды пайдалану арнайылылығы бар микроорганизмдердің аралас дақылдарын пайдалану мұнайды толық деструкциялауға мүмкіндік береді [8].
Қазіргі кезде табиғи ортаны мұнай және мұнай өнімдерінен тазартудың көптеген жолдары белгілі, солардың ішіндегі барынша озық әдіс болып -микробиологиялық әдіс есептеледі. Өз кезегінде бұл әдістің алдымызда тұрған мәселенің шешуінің екі, бір-бірінен тэуелсіз жолын ұсынады:
1. Миронов О.Г. Взаимодействие морских организмов с нефтяными углеводородами. -Л.: Гидрометеоиздат, 1985, 143 с.
2. Миронов О.Г. Нефтяное загрязнение и жизнь моря. Киев, «Наукова думка», 1973, 68 с.
3. Надиров Н.К. Нефтегазовый комплекс Казахстана // Нефть и газ, №3, С. 9-31.
4. Миронов О.Г. Биологические ресурсы моря и нефтяное загрязнение.
М., «Пищевая промышленность», 1972. С.37-67.
5. Чугунов В.А., Кобзев Е.Н., Колоденко В.П., Шкидченко А.И.,
Петрикевич СБ. // тезисы и докл. Конф. «Экобиотехнология: борьба с нефтяным загрязнением окружающей среды». Пушкино: Изд-во НЦ БИ. РАН, 2001, с 41.
6. Квасников Е.И., Клюшникова Т.М. Микроорганизмы - деструкторы нефти в водных бассейнах. Киев. «Наукова думка», 1981, 132 с.
7. Бирштехер Э. Нефтяная микробиология. Л., Наука. 1957, 314 с.
8. Демиченко А.Я. Демурджан В.М. Востановление нефтегагрязненных почвенных экосистем; М., Наука, 1988. С.197-206.
9. Оборин А.А., Масливец Т.А., Базейкова И.Н., Плещева О.В., Оглабина А.И. // Востановление нефтезагрененных почвенных экосистем. М: Наука, 1988, С.140-159.
10. Мансуров З.А., Мофа Н.Н., Кетегенов Т.А., Червякова О.В.
Ликвидация разливов нефти на воде: реальные пути и перспективы решения проблемы для Каспия. // Международная практическая конференция «Перспективы устойчивого развития экосистем Прикаспийского региона». 29-30 июня. 2004, 45с.
11. Затучная Б.М. Некоторые результаты моделирования процесса распада нефти морской среде./Труды ГОИН, 1975, вып. 127, С.46-54.
12. Синицын А.П., Райкина Е.И., Лозинский В.И., Спасов С.Д. Иммобилизованные клетки микроорганизмов. М.: Изд-во МГУ, 1994. 288с.
13. Скрябин Г.К., Кощеенко К.А. Иммобилизованные клетки микроорганизмов // Биотехнология – М.: Наука, 1984. С. 70-77.
14. Иммобилизованные клетки и ферменты. Методы / Под ред. Дж. Вудварта. М.: Мир, 1988. 215с.
15. Мансуров З.А., Шабанова Т.А., Мансурова Р.М. Морфология микронано частиц карбонизированного растительного сырья // Вестник КазНУ . Сер. химическая . -2004. -№2 (34). – С. 129-135.
16. Вериченко С.Б., Повжиткова М.С., Лысенко М.К. Адсорбция пепсина желудочного сока активизированным углем // Физиол. Журнал. – 1986. – Т. 32, № 3. – С. 293-297.
17. Ремезова О.В., Беляков Н.А., Трюфанов В.Ф. Сравнительная активность некоторых природных и синтетических энтеросорбентов при экстремальной гиперлипидемии // Вопр. питания. – 1992. № 5. – С. 52-55.
18. Дудкин М.С., Щелкунов Л.Ф. Пищевые волокна побочных продуктов переработки винограда как сорбенты экологически вредных веществ // Изв. Вузов. Пищ. технология. – 1998. - № 2. – С. 77-79.
19. Birnbaun S. Immobilisation of macromolecules and cells // Application potentials. – 1994. – Vol 4, № 5. - P. 23-35.
20. Shigaeva M.Ch., Zhubanova A.A. The use of immobilizated cells of Torulopsis kefyr var. kumis for fermentation of whey // Доклады НАН РК. – 1994. - № 6. – С. 68-70.
21. Березин А.Н. Иммобилизованные клетки и ферменты. Методы. – М.: Мир, 1988. – 273 с.
22. Вебб К. Иммобилизованные клетки. Экологическая биотехнология. – М.: Наука, 1987. – 278 с.
23. Кудиш И.К. Взаимодействие микроорганизмов с твердыми материалами и его биотехнологическое значение // Микробиологический журнал. – 1999. – Р. 60-73.
24. Чанг Т.М. Искусственные клетки. – Киев: Наукова думка, 1979. – 208 с.
25. Козляк Е.И., Якимов И.Б., Уткин И.С. Физико-химические основы иммобилизации клеток методом сорбции // Прикладная биохимия и микробиология. – 1991.- Т. 27, №6. – С. 788-803.
26. Звягинцев Д.Г. Почва и микроорганизмы. – М.: МГУ, 1987. – 256 с.
27. Бодей С.П., Броделиус П.И., Кабрал М.А. Иммобилизованные клетки и ферменты. – М.: Мир, 1988. – 215 с.
28. Колесов А.А. Инженерная энзимология на промышленном уровне. // Итоги науки и техники. Сер. биотехнология. – 1989. – Т. 18, № 27. – Р. 197-213.
29. Дигель И.Э. Влияние ионов переходных металлов и водорастворимых полимеров на прикрипление дрожжевых клеток к твердым поверхностям: автореферат. канд. биол. наук: 03.00.07. – Алматы, КазГНУ, 1998. – 24 с.
30. Михайловский С.В., Швед В.Н., Диль Д.А., Тодосийчук С.Р., Медведев С.Л., Стрелко В.В. Исследование адсорбции клеток S. cerevisiae углеродными сорбентами // Микробиологический журнал. – 1987. – Т. 49, № 1. – С. 44-47.
31. Платэ Н.С., Чупов В.В. Полимерные системы, содержащие иммобилизованные микроорганизмы и биосенсоры на их основе // Высокомол. соединен. – 1994. - № 11. – С. 1862-1875.
32. Марьин А.П., Феофилова Е.П., Шляпникова Ю.А. Новый высокоактивный сорбент для очистки воды от ионов тяжелых и радиоактивный элементов // Фундаментальные науки – народному хозяйству. – 1990. - № 5. – С. 270-271.
33. Жубанова А.А., Шигаева М.Х. Получение высокоэффективных биокатализаторов на основе иммобилизованных клеток микроорганизм // Вестник КазГУ. Сер. биол. – 1997. - № 3. – С. 24-31.
34. Хиггинс П., Беста Д., Джонсон Д. Биотехнология. Принципы и применение. – М.: Мир, 1988. – 480 с.
35. Таранов Л.А., Гришенок С.В., Радченко О.С. Микробная очисткак сточных вод производства катионных ПАВ // Химия и технология воды. – 1991.- Т. 13, № 11. – С. 1051-1055.
36. Кощеенко К.А. Живые иммобилизованные клетки как биокатализаторы процессов трансформации и биосинтеза органических соединений // Прикладная биохимия и микробиология. – 1981. – Т. 17, № 2. – С. 476-482.
37. Чугунов В.А., Кобзев Е.Н., Колоденко В.П., Шкидченко А.И.,
Петрикевич СВ. // Тезисы докл. Конф. «Экобиотехнология: борьба с
нефтяным загрязнением окружающей среды»,Пущино: Изд-во НЦ БИ. РАН, 2001, С 41.
38. Ергалиев Т.Ж., Диаров М.Д., Кальжигитов Х.С, Рилажанов Е.Г., Утепбергенова Ж.Ж. Влияние антропогенных факторов на здоровье населения Атырауской области. // Международная научно-практическая конференция «Перспективы устойчивого развития экосистем Прикаспийского региона». 29-30 июня. Алматы 2004.С105-106.
39. Ергалиев Т.Ж., Диаров М.Д., Кальжигитов Х.С., Рилажанов Е.Г Утепбергенова Ж.Ж. Влияние антропогенных факторов на здоровье шееленил Ать.рауекой облаети. // Международная научно-ирактичеекая ГнфЭниия «Перспективы устойчивогового развития экосистем Прикаспийского региона». 29-30 июня. Алматы 2004. С.105-106.
40. Миронов О.Г. Нефтеокисляющие микроорганизмы в море. Киев, «Наукова думка », 1971.
41. Ли И.Г., Сыдыкбекова Р.К. Изучение морфологических, культуральных и 'физиолого-биохимических признаков бактериальных штаммов-деструкторов нефти и нефтепродуктов. // Секция 1. Актуальные проблемы ботаники и зоологии и экологиию 52 с.
42. Миронов О.Г., Кирюхина Л.Н., Кучеренко М.И., Тархова Э.П. Самоочищение прибрежной акватории Черного моря. -Киев: Наукова думка, 1975.
43. Мишустин Е.Н., Перцовская М.И. Микроорганизмы и самоочищение почвы. М: АН СССР., 1954. 651 с.
44. Деградация ароматических углеводородов дрожжами. // Материалы 6 Всесоюзного сьезда ВМО, Рига, 1980.№3. С 42.
45. Розанова Е.П., Назина Т.Н. Углеводородокисляющие бактерии и их активность в нефтяных пластах // Микробиология. 1982. Т. 51. Вып.2. С. 342- 348.
46. Билай В.И., Коваль Э.З. Рост грибов на углеводородах нефти. Киев, « Наукаова думка», 1980. 340 с.
47. Копытова Ю.П., Миронов О.Г., Цуканов А.В., Влияние некоторых экофакторов на самоочищение морской воды от нефть./ Водные ресурсы 1982, №2, С.129-136.
48. Миронов О.Г. Нефтеокисляющие микроорганизмы в море. Киев, «Наукова думка », 1971.
49. Водные ресурсы Казахстана в новом тысячелетии. Алматы, 2004, стр. 36.
50. Смирнов В. Отработавшие скважины - угроза природной среде. // Экология устойчивое развития, №2, февраль, 2004, С.33.
51. Файзулина Э.Р., Чулаков Н.Ш., Алиев Р.М. Экологические исследование в районах Западного и Восточного Кашагана в связи с разработкой нефтяного месторождение в шельфовой зоне. // Биотехнология. Теория и практика. №3-4, 2000. С.168.
52. Шаталов А.А., Новиков А.Д., Яненко А.С., Биодеградация нефтяных загрязнений морскими облигатными нефтеоокисляющими микрооргенизмами. // ІІ Московский Международный конгресс. Биотехнология: состояние и перспективы развития. С. 45.
53. Цыбань А.В., Бактерионейстон и бактериопланктон шельфовой облати Черного моря. Киев «Наукова думка », 1970. С. 274.
54. Вредные химические вещества. Углеводороды. Галогенпроизводные углеводородов; Справ.изд./ А.Л. Бандман, Г.А. Войтенко, Н.В. Волкова и др.Л.: Химия, 1990, 732 с.
55. Bergy's Manual of Systematic Bacteriology. / Eds. KniegN.R., Holt Y. U.
Baltimore; London: Williams and Wilkins, 1984. V. 1. P. 154.
56. Патин C.A. Влияние загрязнение на биологические ресурсы и продуктивность Мирового океана. М., 1979, 251 с.
57. Файзов К.Ш., Раймжанов М.М., Алимбеков Ж.С. Экология Мангышлак - Прикаспийского нефтегазового региона. Алматы. Гылым.2003.237 с.
58. Орлов Д.Г., Малинина М.С., Мотузова Г.В. Химическое загрязнения
почв и их охрана. М.: Агропромиздат, 1991,303с.
59. Ковикова В.В. перевод с англ. Почвенная микробиология М.: Колос. 1979. С 148.
60. Шапошников В.Н., Козлова Е.И., Аркадьева Е.Н. Изучения микрофлоры нефтесодержащих сточных вод // Микробиология 1968, №3. T.37.
61. Розанова Е.П., Назина Т.Н. Углеводородоокисляющие бактерии и их активность в нефтяных пластах // Микробиология. 1982. Т.51. Вып. 2. С. 342-348.
62. Розанова Е.П., Кузнецова СИ. Микрофлора нефтяных месторождений. М: Наука 1997, 198 с.
63. Ворошилова А.А., Дианова Е.В. Окисляющие нефть бактерии
показатели интенсивности биологического окисления нефти в природных условиях //Микробиология. 1952. Т.2. Вып.4. С 408-415.
64. Барышникова Л.М., Грещенков В.Г., Аринбасаров М.У., Шкидченко Е.Н., Боронин Л.М. Биодеградация нефтепродуктов штаммами-деструкторами и их ассоциация в жидкой среде. // Прикл. биохимия и микобиология. 2001. Т.37. №5. С. 542-545.
65. Толеген Ж., Ратникова И.А., Гаврилова Н.Н. Исследование природы
антибиотических веществ, продуцируемых Lactobacillus cellobiosus II Биотехнология. Теория и практика. - 2001. - № 1(2). - С. 32-35.
66. Квасников Е.И., Шишлевская,Т.Н., Коваленко Н.К.
Антагонистическая активность молочнокислых бактерий по отношению к возбудителю кишечных заболеваний домашних птиц // Микробиологический журнал.-1983.-№5.-0.27-32. .
67. Кигель Н.Ф. Новый бактериальный препарат «АФ» на основе
молочнокислых бактерий и его биологические свойства // Журнал микробиол. 2000. №5. С.27-32.
68. Сборник инвестиционных предложений I Международного
инвестиционного конгресса «Новейшие технологии в системе интегральных процессов территорий стран АТР», Владивосток, 2000г. -276с.
69. Микроорганизмы и охрана почв / Под ред. Д.Г. Звягинцева. - М.: Изд-во МГУ, 1989. - 206с.
70. Никитина Е.В. Особенности распределения и физиологического состояния микроорганизмов нефтешлама - отхода нефтехимического производства / Е.В. Никитина, О.И. Якушева, С.А. Зарипов, Р.А. Галиев, А.В. Гарусов, Р.П. Наумова // Микробиология. - 2003. Том 72. - №5. - С.699-706.
71. Вредные вещества в промышленности, T.I, 2, 3. / Под ред. Лазарева Н.В. -М: Химия, 1976, 1977.
72. Деградация природных полимеров мицелиальными грибами-
продуцентами биологически активных веществ./ В.Г. Бабицкая, В.В. Щерба. // Прикл. Биохимия и микробиология. -1991. -27, №5. - С.687-694.
73. Микробиология, том 64, №2, 1995, с. 197-200, Л.А. Головлева, З.И. Финкелыптеин, Б.П. Баскунов.
74. Плазмиды биодеградации нафталина в ризосферных бактериях рода Pseudomonas / В.В. Кочетков, В.В. Балашина Е.А. Мордухова // Микробиология том 66, №2 1997 стр.211-216, март- апрель.
75. Выделение и характеристика микроорганизмов- деструкторов
полициклических ароматических углеводородов Пунтус И.Ф., Филонов А.Е., Кошелева И.А., Гаязов P.P., Карпов А.В., Воронин A.M. // Мкробиология Т.66, №2, 1.997, С.269-272.
76. Микробиология, том 64, №2, 1995, с. 197-200, Л.А. Головлева, З.И. Финкелыптеин, Б.П. Баскунов.
77. Исмаилов Н.М. Нефтяное загрязнение и биологическая активность почвы // Добыча полезных ископаемых и геохимия природных экосистем. -М.: Наука, 1992. - с. 227-235.
78. Звягинцев Д.Г., Гузев B.C., Левин СВ., Селекцкий Г.И., Оборин А.А. Диагностические признаки различных уровней загрязнения почв нефтью // Почвоведение. - 1989.- 1. С. 72-78.
79. Meadows P.S. The attachment of bacteria to solid surfaces // Arch. Microbiol. – 1971. – Vol. 75. –P. 374-381.
80. Всемирная Декларация по борьбе с антимикробной резистентностью. Канада, 2000.
81. Самсыгина Г. А., Саидова Н.А. Показания и противопоказания к проведению антибактериальной терапии при острой инфекции респираторного тракта у детей. Consilium Med. 2004: 2.
82. Страчунский Л. С. Антибиотики для лечения внебольничных инфекций: реальная или кажущаяся широта выбора. IX сьезд педиатров России. Тез. докл., 2001.
83. Толеген Ж., Ратникова И. А., Гаврилова Н.Н. Исследование природы антибиотических веществ, продуцируемых Lactobacillus cellobiosus // Биотехнология. Теория и практика. – 2001. -№1(2). – С. 32-35.
84. Бондаренко В. М. Бактерийные препараты-пробиотики и препараты с пробиотической функцией // Биотехнология. Теория и практика. 2002. №3. С. 65-66.
85. Штейнберг Г., Зельцер И. З., Балабанова Э. Л., Чурагалова Н.К. Методические основы гигиенического нормирования антибиотиков // Антибиотики. – 1977. -№9. –С. 829-831.
2. Миронов О.Г. Нефтяное загрязнение и жизнь моря. Киев, «Наукова думка», 1973, 68 с.
3. Надиров Н.К. Нефтегазовый комплекс Казахстана // Нефть и газ, №3, С. 9-31.
4. Миронов О.Г. Биологические ресурсы моря и нефтяное загрязнение.
М., «Пищевая промышленность», 1972. С.37-67.
5. Чугунов В.А., Кобзев Е.Н., Колоденко В.П., Шкидченко А.И.,
Петрикевич СБ. // тезисы и докл. Конф. «Экобиотехнология: борьба с нефтяным загрязнением окружающей среды». Пушкино: Изд-во НЦ БИ. РАН, 2001, с 41.
6. Квасников Е.И., Клюшникова Т.М. Микроорганизмы - деструкторы нефти в водных бассейнах. Киев. «Наукова думка», 1981, 132 с.
7. Бирштехер Э. Нефтяная микробиология. Л., Наука. 1957, 314 с.
8. Демиченко А.Я. Демурджан В.М. Востановление нефтегагрязненных почвенных экосистем; М., Наука, 1988. С.197-206.
9. Оборин А.А., Масливец Т.А., Базейкова И.Н., Плещева О.В., Оглабина А.И. // Востановление нефтезагрененных почвенных экосистем. М: Наука, 1988, С.140-159.
10. Мансуров З.А., Мофа Н.Н., Кетегенов Т.А., Червякова О.В.
Ликвидация разливов нефти на воде: реальные пути и перспективы решения проблемы для Каспия. // Международная практическая конференция «Перспективы устойчивого развития экосистем Прикаспийского региона». 29-30 июня. 2004, 45с.
11. Затучная Б.М. Некоторые результаты моделирования процесса распада нефти морской среде./Труды ГОИН, 1975, вып. 127, С.46-54.
12. Синицын А.П., Райкина Е.И., Лозинский В.И., Спасов С.Д. Иммобилизованные клетки микроорганизмов. М.: Изд-во МГУ, 1994. 288с.
13. Скрябин Г.К., Кощеенко К.А. Иммобилизованные клетки микроорганизмов // Биотехнология – М.: Наука, 1984. С. 70-77.
14. Иммобилизованные клетки и ферменты. Методы / Под ред. Дж. Вудварта. М.: Мир, 1988. 215с.
15. Мансуров З.А., Шабанова Т.А., Мансурова Р.М. Морфология микронано частиц карбонизированного растительного сырья // Вестник КазНУ . Сер. химическая . -2004. -№2 (34). – С. 129-135.
16. Вериченко С.Б., Повжиткова М.С., Лысенко М.К. Адсорбция пепсина желудочного сока активизированным углем // Физиол. Журнал. – 1986. – Т. 32, № 3. – С. 293-297.
17. Ремезова О.В., Беляков Н.А., Трюфанов В.Ф. Сравнительная активность некоторых природных и синтетических энтеросорбентов при экстремальной гиперлипидемии // Вопр. питания. – 1992. № 5. – С. 52-55.
18. Дудкин М.С., Щелкунов Л.Ф. Пищевые волокна побочных продуктов переработки винограда как сорбенты экологически вредных веществ // Изв. Вузов. Пищ. технология. – 1998. - № 2. – С. 77-79.
19. Birnbaun S. Immobilisation of macromolecules and cells // Application potentials. – 1994. – Vol 4, № 5. - P. 23-35.
20. Shigaeva M.Ch., Zhubanova A.A. The use of immobilizated cells of Torulopsis kefyr var. kumis for fermentation of whey // Доклады НАН РК. – 1994. - № 6. – С. 68-70.
21. Березин А.Н. Иммобилизованные клетки и ферменты. Методы. – М.: Мир, 1988. – 273 с.
22. Вебб К. Иммобилизованные клетки. Экологическая биотехнология. – М.: Наука, 1987. – 278 с.
23. Кудиш И.К. Взаимодействие микроорганизмов с твердыми материалами и его биотехнологическое значение // Микробиологический журнал. – 1999. – Р. 60-73.
24. Чанг Т.М. Искусственные клетки. – Киев: Наукова думка, 1979. – 208 с.
25. Козляк Е.И., Якимов И.Б., Уткин И.С. Физико-химические основы иммобилизации клеток методом сорбции // Прикладная биохимия и микробиология. – 1991.- Т. 27, №6. – С. 788-803.
26. Звягинцев Д.Г. Почва и микроорганизмы. – М.: МГУ, 1987. – 256 с.
27. Бодей С.П., Броделиус П.И., Кабрал М.А. Иммобилизованные клетки и ферменты. – М.: Мир, 1988. – 215 с.
28. Колесов А.А. Инженерная энзимология на промышленном уровне. // Итоги науки и техники. Сер. биотехнология. – 1989. – Т. 18, № 27. – Р. 197-213.
29. Дигель И.Э. Влияние ионов переходных металлов и водорастворимых полимеров на прикрипление дрожжевых клеток к твердым поверхностям: автореферат. канд. биол. наук: 03.00.07. – Алматы, КазГНУ, 1998. – 24 с.
30. Михайловский С.В., Швед В.Н., Диль Д.А., Тодосийчук С.Р., Медведев С.Л., Стрелко В.В. Исследование адсорбции клеток S. cerevisiae углеродными сорбентами // Микробиологический журнал. – 1987. – Т. 49, № 1. – С. 44-47.
31. Платэ Н.С., Чупов В.В. Полимерные системы, содержащие иммобилизованные микроорганизмы и биосенсоры на их основе // Высокомол. соединен. – 1994. - № 11. – С. 1862-1875.
32. Марьин А.П., Феофилова Е.П., Шляпникова Ю.А. Новый высокоактивный сорбент для очистки воды от ионов тяжелых и радиоактивный элементов // Фундаментальные науки – народному хозяйству. – 1990. - № 5. – С. 270-271.
33. Жубанова А.А., Шигаева М.Х. Получение высокоэффективных биокатализаторов на основе иммобилизованных клеток микроорганизм // Вестник КазГУ. Сер. биол. – 1997. - № 3. – С. 24-31.
34. Хиггинс П., Беста Д., Джонсон Д. Биотехнология. Принципы и применение. – М.: Мир, 1988. – 480 с.
35. Таранов Л.А., Гришенок С.В., Радченко О.С. Микробная очисткак сточных вод производства катионных ПАВ // Химия и технология воды. – 1991.- Т. 13, № 11. – С. 1051-1055.
36. Кощеенко К.А. Живые иммобилизованные клетки как биокатализаторы процессов трансформации и биосинтеза органических соединений // Прикладная биохимия и микробиология. – 1981. – Т. 17, № 2. – С. 476-482.
37. Чугунов В.А., Кобзев Е.Н., Колоденко В.П., Шкидченко А.И.,
Петрикевич СВ. // Тезисы докл. Конф. «Экобиотехнология: борьба с
нефтяным загрязнением окружающей среды»,Пущино: Изд-во НЦ БИ. РАН, 2001, С 41.
38. Ергалиев Т.Ж., Диаров М.Д., Кальжигитов Х.С, Рилажанов Е.Г., Утепбергенова Ж.Ж. Влияние антропогенных факторов на здоровье населения Атырауской области. // Международная научно-практическая конференция «Перспективы устойчивого развития экосистем Прикаспийского региона». 29-30 июня. Алматы 2004.С105-106.
39. Ергалиев Т.Ж., Диаров М.Д., Кальжигитов Х.С., Рилажанов Е.Г Утепбергенова Ж.Ж. Влияние антропогенных факторов на здоровье шееленил Ать.рауекой облаети. // Международная научно-ирактичеекая ГнфЭниия «Перспективы устойчивогового развития экосистем Прикаспийского региона». 29-30 июня. Алматы 2004. С.105-106.
40. Миронов О.Г. Нефтеокисляющие микроорганизмы в море. Киев, «Наукова думка », 1971.
41. Ли И.Г., Сыдыкбекова Р.К. Изучение морфологических, культуральных и 'физиолого-биохимических признаков бактериальных штаммов-деструкторов нефти и нефтепродуктов. // Секция 1. Актуальные проблемы ботаники и зоологии и экологиию 52 с.
42. Миронов О.Г., Кирюхина Л.Н., Кучеренко М.И., Тархова Э.П. Самоочищение прибрежной акватории Черного моря. -Киев: Наукова думка, 1975.
43. Мишустин Е.Н., Перцовская М.И. Микроорганизмы и самоочищение почвы. М: АН СССР., 1954. 651 с.
44. Деградация ароматических углеводородов дрожжами. // Материалы 6 Всесоюзного сьезда ВМО, Рига, 1980.№3. С 42.
45. Розанова Е.П., Назина Т.Н. Углеводородокисляющие бактерии и их активность в нефтяных пластах // Микробиология. 1982. Т. 51. Вып.2. С. 342- 348.
46. Билай В.И., Коваль Э.З. Рост грибов на углеводородах нефти. Киев, « Наукаова думка», 1980. 340 с.
47. Копытова Ю.П., Миронов О.Г., Цуканов А.В., Влияние некоторых экофакторов на самоочищение морской воды от нефть./ Водные ресурсы 1982, №2, С.129-136.
48. Миронов О.Г. Нефтеокисляющие микроорганизмы в море. Киев, «Наукова думка », 1971.
49. Водные ресурсы Казахстана в новом тысячелетии. Алматы, 2004, стр. 36.
50. Смирнов В. Отработавшие скважины - угроза природной среде. // Экология устойчивое развития, №2, февраль, 2004, С.33.
51. Файзулина Э.Р., Чулаков Н.Ш., Алиев Р.М. Экологические исследование в районах Западного и Восточного Кашагана в связи с разработкой нефтяного месторождение в шельфовой зоне. // Биотехнология. Теория и практика. №3-4, 2000. С.168.
52. Шаталов А.А., Новиков А.Д., Яненко А.С., Биодеградация нефтяных загрязнений морскими облигатными нефтеоокисляющими микрооргенизмами. // ІІ Московский Международный конгресс. Биотехнология: состояние и перспективы развития. С. 45.
53. Цыбань А.В., Бактерионейстон и бактериопланктон шельфовой облати Черного моря. Киев «Наукова думка », 1970. С. 274.
54. Вредные химические вещества. Углеводороды. Галогенпроизводные углеводородов; Справ.изд./ А.Л. Бандман, Г.А. Войтенко, Н.В. Волкова и др.Л.: Химия, 1990, 732 с.
55. Bergy's Manual of Systematic Bacteriology. / Eds. KniegN.R., Holt Y. U.
Baltimore; London: Williams and Wilkins, 1984. V. 1. P. 154.
56. Патин C.A. Влияние загрязнение на биологические ресурсы и продуктивность Мирового океана. М., 1979, 251 с.
57. Файзов К.Ш., Раймжанов М.М., Алимбеков Ж.С. Экология Мангышлак - Прикаспийского нефтегазового региона. Алматы. Гылым.2003.237 с.
58. Орлов Д.Г., Малинина М.С., Мотузова Г.В. Химическое загрязнения
почв и их охрана. М.: Агропромиздат, 1991,303с.
59. Ковикова В.В. перевод с англ. Почвенная микробиология М.: Колос. 1979. С 148.
60. Шапошников В.Н., Козлова Е.И., Аркадьева Е.Н. Изучения микрофлоры нефтесодержащих сточных вод // Микробиология 1968, №3. T.37.
61. Розанова Е.П., Назина Т.Н. Углеводородоокисляющие бактерии и их активность в нефтяных пластах // Микробиология. 1982. Т.51. Вып. 2. С. 342-348.
62. Розанова Е.П., Кузнецова СИ. Микрофлора нефтяных месторождений. М: Наука 1997, 198 с.
63. Ворошилова А.А., Дианова Е.В. Окисляющие нефть бактерии
показатели интенсивности биологического окисления нефти в природных условиях //Микробиология. 1952. Т.2. Вып.4. С 408-415.
64. Барышникова Л.М., Грещенков В.Г., Аринбасаров М.У., Шкидченко Е.Н., Боронин Л.М. Биодеградация нефтепродуктов штаммами-деструкторами и их ассоциация в жидкой среде. // Прикл. биохимия и микобиология. 2001. Т.37. №5. С. 542-545.
65. Толеген Ж., Ратникова И.А., Гаврилова Н.Н. Исследование природы
антибиотических веществ, продуцируемых Lactobacillus cellobiosus II Биотехнология. Теория и практика. - 2001. - № 1(2). - С. 32-35.
66. Квасников Е.И., Шишлевская,Т.Н., Коваленко Н.К.
Антагонистическая активность молочнокислых бактерий по отношению к возбудителю кишечных заболеваний домашних птиц // Микробиологический журнал.-1983.-№5.-0.27-32. .
67. Кигель Н.Ф. Новый бактериальный препарат «АФ» на основе
молочнокислых бактерий и его биологические свойства // Журнал микробиол. 2000. №5. С.27-32.
68. Сборник инвестиционных предложений I Международного
инвестиционного конгресса «Новейшие технологии в системе интегральных процессов территорий стран АТР», Владивосток, 2000г. -276с.
69. Микроорганизмы и охрана почв / Под ред. Д.Г. Звягинцева. - М.: Изд-во МГУ, 1989. - 206с.
70. Никитина Е.В. Особенности распределения и физиологического состояния микроорганизмов нефтешлама - отхода нефтехимического производства / Е.В. Никитина, О.И. Якушева, С.А. Зарипов, Р.А. Галиев, А.В. Гарусов, Р.П. Наумова // Микробиология. - 2003. Том 72. - №5. - С.699-706.
71. Вредные вещества в промышленности, T.I, 2, 3. / Под ред. Лазарева Н.В. -М: Химия, 1976, 1977.
72. Деградация природных полимеров мицелиальными грибами-
продуцентами биологически активных веществ./ В.Г. Бабицкая, В.В. Щерба. // Прикл. Биохимия и микробиология. -1991. -27, №5. - С.687-694.
73. Микробиология, том 64, №2, 1995, с. 197-200, Л.А. Головлева, З.И. Финкелыптеин, Б.П. Баскунов.
74. Плазмиды биодеградации нафталина в ризосферных бактериях рода Pseudomonas / В.В. Кочетков, В.В. Балашина Е.А. Мордухова // Микробиология том 66, №2 1997 стр.211-216, март- апрель.
75. Выделение и характеристика микроорганизмов- деструкторов
полициклических ароматических углеводородов Пунтус И.Ф., Филонов А.Е., Кошелева И.А., Гаязов P.P., Карпов А.В., Воронин A.M. // Мкробиология Т.66, №2, 1.997, С.269-272.
76. Микробиология, том 64, №2, 1995, с. 197-200, Л.А. Головлева, З.И. Финкелыптеин, Б.П. Баскунов.
77. Исмаилов Н.М. Нефтяное загрязнение и биологическая активность почвы // Добыча полезных ископаемых и геохимия природных экосистем. -М.: Наука, 1992. - с. 227-235.
78. Звягинцев Д.Г., Гузев B.C., Левин СВ., Селекцкий Г.И., Оборин А.А. Диагностические признаки различных уровней загрязнения почв нефтью // Почвоведение. - 1989.- 1. С. 72-78.
79. Meadows P.S. The attachment of bacteria to solid surfaces // Arch. Microbiol. – 1971. – Vol. 75. –P. 374-381.
80. Всемирная Декларация по борьбе с антимикробной резистентностью. Канада, 2000.
81. Самсыгина Г. А., Саидова Н.А. Показания и противопоказания к проведению антибактериальной терапии при острой инфекции респираторного тракта у детей. Consilium Med. 2004: 2.
82. Страчунский Л. С. Антибиотики для лечения внебольничных инфекций: реальная или кажущаяся широта выбора. IX сьезд педиатров России. Тез. докл., 2001.
83. Толеген Ж., Ратникова И. А., Гаврилова Н.Н. Исследование природы антибиотических веществ, продуцируемых Lactobacillus cellobiosus // Биотехнология. Теория и практика. – 2001. -№1(2). – С. 32-35.
84. Бондаренко В. М. Бактерийные препараты-пробиотики и препараты с пробиотической функцией // Биотехнология. Теория и практика. 2002. №3. С. 65-66.
85. Штейнберг Г., Зельцер И. З., Балабанова Э. Л., Чурагалова Н.К. Методические основы гигиенического нормирования антибиотиков // Антибиотики. – 1977. -№9. –С. 829-831.
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
ӘЛ-ФАРАБИ АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ УНИВЕТСИТЕТІ
Биология факультеті
Микробиология кафедрасы
Бітіру жұмысы
БИОСОРБЕНТТЕРДІҢ МИКРООРГАНИЗМДЕРДІҢ АНТИБИОТИККЕ СЕЗІМТАЛДЫҒЫНА ӘСЕРІ
Орындаушы: ______________ ____________2009ж.
Ғылыми жетекшісі:
б.ғ.к., доцент ___________ ____________2009ж.
Норма бакылаушы: _________ ____________2009ж.
Қорғауға жіберілді:
Кафедра меңгерушісі,
б.ғ.д., профессор __________ ____________2009ж.
Алматы, 2009
РЕФЕРАТ
Жұмыс көлемі: 45 беттен, 2 кестеден, 4 суреттен, және 85 әдебиеттер
тізімінен тұрады.
Кілтті сөздер: көмірсутек тотықтырғыш микроорганиздер, мұнай,
антибиотик, антибиотикрезистенттілік, биодеградация, иммобилизация,
биосорбент.
Жұмыста кафедра мұражайынан алынған Pseudomonas pseudoalkoligenes
–KR7, Pseudomonas putida –KR9, Pseudomonas alkoligenes –KR17 дақылдары
қолданылды.
Қазіргі таңда қоршаған ортаның басты ластаушы көзі - мұнай және
мұнай өнімдері болып табылады. Мұнай және мұнай өнімдерін ластану биоценоз
құрамының өзгеруін туғызады. Бірақ, микрофлора құрамының мұнай тотықтыратын
микроорганизмдері мұнай фракцияларын энергия қажеттілігіне пайдалана алады.
Осыған байланысты ластанған аймақтың қалпына келу барысында
микробиологиялық процестердің тиімділігі жоғары бағалануда. Сондықтан да
ластанған топырақ пен су көздерін тазалауда көмірсутек тотықтыратын
микроорганизмдер негізінде алынған биопрепараттарды пайдалану келелді болып
табылады.
Іздеу және бөліп алу микробиологтардың алдында тұрған маңызды
мақсаттың бірі. Осындай микроорганизмдерді қолданудағы ең басты мәселе:
микроорганизмдерді топыраққа енгізгенде антогенез жүреді және енгізген
микроорганизмдердің өсуін тежейді.
Осыған байланысты, енгізілген микроорганизмдердің санын емес,
енгізілгеннен кейінгі микроорганизмдердің өмір сүру қабілетін тексеру
маңызды. Жаңа, сонымен қатар барлық белгілі әдістердің ішінде ең арзан
әдістердің бірі зерттелетін микроорганизмдердің антибиотикке тұрақтылығын
зерттеу және микроорганизмдердің өмір сүруін анықтау үшін таңба ретінде
қолдану.
Жасалынған жұмыстың негізгі мақсаты биосорбенттердің көмірсутек
тотықтырғыш микроорганизмдердің антибиотикке сезімталдығына әсерін зерттеу
болып табылады.
Глоссарий
Антибиотик – көптеген микроорганизмдер өздерінің тіршілік
нәтижесінде басқа микроорганизмдерге қатысында олардың өсуін тежейтін
немесе өсуін мүлде жоятын жоғары активтілікке ие заттар.
Иммобилизиция – (ағылшын тілінде Immobilize таңып тастау, орнықтыру,
қозғалысын шектеу, байланысқан мағыналарын білдіреді) бұл ферменттер
молекуласының қозғалысын, олардың конформациялық өзгеруін шектеу.
Биосорбент – табиғаты әр түрлі тасушыларға иммобилизденген
микроорганизм клеткалары негізіндегі клетка-тасушы жүйе.
Сорбция – қатты дененің немесе сұйықтықтың газдарды, буды және
еріген заттарды сіңіру.
Адсорбция – сорбцияның бір түрі, қатты дененің бетімен немесе
сұйықтықпен ерітіндіден немесе газдардан заттарды сіңіру.
Сорбент – иммобилиздеу үшін қолданылатын тасушылар.
Биокатализатор – клетка-тасушы жүйесінің қандайда бір биохимиялық
процестерді катализдеуі.
Биодеструктор – мұнай, мұнай өнімдері және басқа да ксенобиотиктердің
ферменттік тотығу процесі.
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ
4
1. Әдебиеттерге шолу
7
1.1 Микроорганизмдердің иммобилизденген клеткалары және олардың қолданылуы
7
1.2 Көмірсутек тотықтырушы микроорганизмдер, олардың мұнай және
мұнай өнімдерінің тотығу процесіндегі рөлі
17
1.3 Антибактериалдық препараттарға микроорганизмдердің төзімділігі
24
2. Материалдар мен зерттеу әдістері
28
2.1 Зерттеу материалдары
28
2.2 Зерттеу әдістері
29
3. Нәтижелер мен талдаулар
29
3.1 Диффузионды-дискі әдісі көмегімен көмірсутек тотықтырушы
микроорганизмдердің антибиотикке төзімділігін анықтау
30
3.2 Көмірсутек тотықтырушы микроорганизмдер клеткаларының
көміртектендірілген күріш қауызы мен сары өрік қабығы негізіндегі
сорбенттерге сорбциясы
32
3.3 Биосорбенттердің микроорганизмдердің антибиотикке сезімталдығына әсері
36
ҚОРЫТЫНДЫ
38
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
39
ТҮЙІН
45
Кіріспе
Әлемдік мұхиттардың ластануы адамзат алдында тұрған ең маңызды
мәселеге айналды. Қазіргі күні мұхит және теңіздердің көмірсутектермен және
бірінші қатарда мұнай және мұнай өнімдерімен ластануы ерекше қауіп тудырып
тұр [1].
Теңіздердің мұнаймен ластануының негізгі көзі теңіз кемелері. Теңізге
түсетін мұнайдың басым мөлшері теңіз астылық мұнай өндіргіш
қондырғыларының апатқа ұшырау нәтижесінен болады. Күрделі тоннажды
танкерлардың мұндай апаттары болашақта да болатынына күмән жоқ [2].
Теңіз суына мұнайдың түсуінің көбеюі және осының салдарынан халық
шаруашылығына тиетін зардабы нәтижесінен әлемдік мұхиттың мұнаймен
ластануымен күресу сұрақтары дүниежүзілік өзекті мәселелер қатарына енді.
БҰҰ құрамында арнайы теңіз суларының мұнаймен ластануымен күресу комитеті
бар. БҰҰ-ның мәліметтері бойынша бүкіл дүние жүзінде 1967 ж. 1850 млн. т.
мұнай өндірілген, 1970 ж. 2200 млн т., 1979 Ж.-2956 млн.т. мұнай
өндірілген. Қазақстандағы мұнай өнімінің жылдық мөлшері 40 млн.т. құрайды
[3].
Теңізде мұнаймен күресу сұрақтары халықаралық мекемелер сауалына
айналды және бірнеше мәрте дүниежүзілік және ұлттық-ғылыми теңізді
зерттеуге арналған конференцияларда қарастырылды. Бірақ қолданылған
шараларға қарамастан теңіздің мұнаймен ластануы жылдан жылға өсіп бара
жатыр және қазіргі кезде миллиондаған тонналармен тіркеледі [4].
Мұнаймен ластану мұнай өндіру мен өңдеу аймағында ғана кездесіп
қоймайды, мұндай жағдайға кез-келген аудан немесе қала ұшырауы мүмкін [5].
Мұнай және мұнай өнімдерімен ластану флора мен фаунаның, биоценоз құрамының
өзгеруін туғызады [6]. Мұнайдың улылық дәрежесі олардың химиялық құрамының
әртүрлі мөлшерімен, әсіресе ұшқыш ароматты көмірсутектердің (толуол,
ксилол, бензол және нафталин) құрамымен анықталады. Көмірсутектер
бактериалық хемотаксисті бұзып, олардың суқоймаларындағы органикалық
заттардың ыдырауын бөгейді. Ароматты көмірсутектер (фенол, толуол, шикі
мұнай) темен концентрацияда да (0,6 %) улы әсер етеді [7].
Мұнай - күрделі субстрат, мұнайды жеке штамм толық ыдырата алмайды,
өйткені қажетті барлық ферменттер жиынтығына ие болмайды. Субстраттарды
пайдалану арнайылылығы бар микроорганизмдердің аралас дақылдарын пайдалану
мұнайды толық деструкциялауға мүмкіндік береді [8].
Қазіргі кезде табиғи ортаны мұнай және мұнай өнімдерінен тазартудың
көптеген жолдары белгілі, солардың ішіндегі барынша озық әдіс болып
-микробиологиялық әдіс есептеледі. Өз кезегінде бұл әдістің алдымызда
тұрған мәселенің шешуінің екі, бір-бірінен тэуелсіз жолын ұсынады:
1. Аборигенді микрофлораның белсенділігін биогенді элементтер және
минералды-органикалық тыңайтқыштарды қосу арқылы көбейту [9].
2. Табиғи ортаға белсенділігі жоғары мұнай ыдыратқыш микроорганизмдер
штамдарын биопрепарат ретінде енгізу [10].
Белсенді мұнай тотықтырғыш биопрепараттарды мұнаймен ластанған
объектілерді өндеуде пайдалану перспективті және тиімді әдіс болып
табылады. Бұл әдісті қолданудағы негізгі зерттелетін мәселе жергілікті
микрофлора және микроорганизм деструкторларын таңдап алу болып
табылады.
Микроорганизм клеткалары негізіндегі биосорбенттер мен
биокатализаторларды әр түрлі өндіріс салаларында қолдануға болады. Оның
ішінде сусындар дайындауда, спирт және шарап мәселелердің шиеленісуіне
байланысты микроб клеткалары негізіндегі биосорбенттер түрлі улы заттарды
тазалауда, ағын суларды ауыр металл иондарынан сорбциялауға, мұнай және
мұнай өнімдерімен ластанған экологияны тазалауға қолдану өзекті мәселе
болып табылады [11].
Жасалынған жұмыстың негізгі мақсаты биосорбенттердің көмірсутек
тотықтырғыш микроорганизмдердің антибиотикке сезімталдылығын зерттеу болып
табылады.
1. Әдебиеттерге шолу
1.1 Микроорганизмдердің иммобилизденген клеткалары және олардың қолданылуы
Клеткаларды иммобилиздеу – бұл олардың каталитикалық белсенділігінің
толық немесе бөлшекті сақталынуымен ерімейтін жағдайға ауысуы. Клеткаларды
иммобилиздеу - сыртқы ортада қозғалысының жасанды шектелу жағдайын туғызу,
бұл шектеулерді тасымалдаушылар қамтамасыз етеді. Бүкіл клетка-тасымалдаушы
жүйесін иммобилизденген биокатализаторлар деп атайды [12].
Микроорганизм клеткаларының иммобилизациясы туралы алғашқы
басылымдар ХХғ. 70 жылдары жарық көрді, ал иммобилизденген клеткалардың
өндістік қолданылуы 1974ж. Жапонияда қалыптасты. Олардың көмегімен
аспарагин қышқылын алды [13].
Қазіргі кезде экологиялық биотехнологияда қоршаған ортаны ластаушы
заттардан тазалау үшін иммобилизденген микрофлораға негізделген әдістер жиі
қолданады. Иммобилизация (ағылшынша immobilize) – таңып тастау, орнықтыру,
қозғалысын шектеу, байланыстыру деген мағыналарды білдіреді [14].
Иммобилизденген микроорганизмдер көмегімен экзополисахаридтер, органикалық
қышқылдар, аминқышқылдары, антибиотиктер, стероидтар, спирттер және т.б.
құнды өнімдерді алу үшін пайдаланады. Сонымен қатар, ластанған суларды
тазалауда, ауыл шаруашылық және өндірістік қалдықтарды өңдеуде кең қолданыс
тапты [15]. Иммобилизденген ашытқылар шарап, шампан өндірісінде
қолданылады. Микроорганизм клеткаларын иммобилиздеу күрделі көпсатылы
процестерді жүзеге асыруға; клеткаларды жағымсыз факторлардан қорғану
дәрежесін көтеруге; реактордағы клеткалардың жоғары концентрациясын
қамтамасыз етуге мүмкіндік береді. Иммобилизденген микроорганизмдер
көптеген жылдар бойы қолданылып келеді. 150 астам жыл бұрын сірке қышқылын
тез алу үшін аққайың ағашының жоңқасына адсорбцияланған клеткалар
пайдаланды [16].
ХХ ғасырдың 70-жылдары биотехнологияның практикалық сұраныстарымен
айналасатын жаңа бағыт – инженерлік энзимология пайда болды. Егер
биотехнология өсімдік, жануар және микроорганизмдер клеткаларының немесе
биологиялық катализаторлар – ферменттер көмегімен белгілі бір өнімдер алуға
негізделген процестердің технологиясын құрастыру мәселелерін қарастырса,
инженерлік энзимологияның мақсаты – иммобилизденген ферменттер мен
клеткалар негізінде биокатализаторлардың жаңа түрлерін алу [17].
Иммобилизденген микроорганизмдердің иммобилизденген ферменттер мен бос
клеткалардан бірқатар артықшылықтары бар:
- реакция өнімдерін бөліп алу мен тазалау шығындарының болмауы;
- жоғары белсенділік пен тұрақтылық;
- үздіксіз және жартылай үздіксіз автоматталған процестерді жүзеге асыру
мүмкіндігі;
- клеткалар барлық тіршілікті қамтамасыз ету жүйелерін, соның ішінде
кофактор регенерациясының ферменттік сатыларын сақтап қалады. Нәтижесінде
күрделі тізбекті реакцияларды, көп сатылы процестерді жүргізуге болады
[18].
Иммобилизденген микроорганизм жүйелерін қолданудың маңызды артықшылығы –
клеткалардың гидраликалық қысымға және ластаушы заттардың жоғары
концентрациясына төзімділігі. Сонымен қатар, иммобилизация қосылыстардың
тотығуын жоғарлатады және ластанған суларды өңдеу уақытын қысқартады [19].
Ластанған суларды биологиялық тазалау жолдарын құрастыру екі жағдайды талап
етеді: біріншісі – суды ластаушы заттардан босату; екіншісі – суды
микроорганизмдер суспензиясынан босату. Иммобилизденген микрофлораны
қолдану арқылы осы екі мәселені тиімді шешуге болады. Әртүрлі су
организмдерін иммобилиздеу – ластанған суларды биологиялық тазалаудың әрі
тиімді, әрі сенімді жолы. Бос күйіндегі микроорганизмдерге қарағанда
иммобилизденген клеткалардың тағы бір маңызды артықшылығы бар – бірнеше рет
қолданғанның өзінде бактериялардың ұзақ уақыт бойы тотықтыру қасиетін
сақтап қалуы.
Микроорганизм клеткаларының иммобилизациясы биотехнологияда
перспективті бағыттардың бірі болып табылады. Иммобилизацияның әртүрлі
тәсілдерінің ішінде иммобилизацияның адсорбциялық тәсілі қарапайым
тәсілдерге жатады, басқаларынан өзінің техникалық және әдістемелік
қарапайымдылығымен, арзандығымен, биокатализаторларға жағымсыз әсерінің
жоқтығымен ерекшеленеді. Сорбция тиімділігі клеткалық бет пен сорбент
қасиеттерімен ерекшелінеді, бұнда алдыңғы рөлді микроорганизмдердің
тасушыларға қатысты арнайылығы атқарады. Адсорбент төмендегі параметрлер
жиынтығымен сипатталуы мүмкін: геометриялық пішін, гранула көлемі, бет
ауданы, саңылаулардың орташа диометрі және т.б.
Иммобилизденген микроорганизмдерді биотехнологиялық процестерде
қолданудың бірқатар артықшылықтары бар:
• иммобилизденген микроорганизмдердің сыртқы ортаның кері
факторларына (температура, қышқылдық, электролиттердің және
токсинді заттардың концентрациясы т.б.) төзімділігі артады;
• иммобилизденген микроорганизмдердің өмір сүру қабілеті және
белсенділігі жоғарлайды;
• клеткалардың сұйықтықтан жеңіл бөлініп алынады;
• клеткаларды қайталап қолдану мүмкіндігі бар;
• деструктор-микроорганизмдер қауымдастығын иммобилиздеу
ластаушы заттарды биоыдыратушылар аймағын кеңейтеді;
• ластаушы түрлердің шайылып кетуі нәтижесінде культураның
тазалығы сақталып қалады, бұл жұмысты залалсыз емес
жағдайларда жүргізуге мүмкіндік береді [20].
Табиғи жағдайларда көптеген микроорганизмдер топырақтың, су қоймалары
тұнбаларының, өсімдіктің минералды бөлшектеріне, өсімдік тамырына немесе
жер үсті мүшелеріне, жануарлардың ас-қорыту жүйесінде бекінген түрінде
тіршілік етеді, көбейеді және түрлі биохимиялық белсенділік көрсете алады.
Алайда бос клеткалармен салыстырғанда иммобилизденген
микроорганизмдердің кемшіліктері де бар:
• күрделі құрылысты биореакторлар керек;
• клеткалардың биохимиясы мен физиологиясында өзгерістер өтуі мүмкін,
оның нәтижесінде өнімділігі төмендейді;
• тасушыларды дайындау қажет [21].
Көптеген мемлекеттерде (Жапония, АҚШ, Финляндия, Нидерланды және т.б.)
иммобилизденген микроорганизм клеткалары бірқатар биотехнологиялық
өндірістерді қарқындату үшін, ластанған топырақ пен су қоймалар
биоремедиациясында, өндірістік қалдық сулардан ауыр металдарды бөліп алу
үшін және т.б. қолданылады [22].
Бірқатар жұмыстарда көптеген тасышылардың төмен құндылығына,
тасушылар және клеткалардың беттік қасиеттерін модификациялау мүмкіндігіне,
клеткаларға тасушылардың токсинді әсері жоқтығы, микроорганизмдердің
клеткаларының сорбциялық иммобилизациялану тәсілдерінің әр жақтылығы және
қарапайымдылығына көңіл аударылған. Осы тұрғыдан қарағанда, әр түрлі
шаруашылықты өнеркәсіптік дақылдары, оның ішінде жемісті дақылдардың
сүйектері және жемістердің қалдықтары негізіндегі сорбенттерге көп назар
аударылады [23].
Әр түрлі органикалық шикізаттардан: антроцит, троф, олардың өңделген
өнімдерінен, кокос қабағы және жеміс дақылдарынан алынған активті көмір
негізіндегі өнеркәсіптік адсорбент белгілі. Активті көмір негізіндегі
адсорбенттер әр түрлі процестерде зиянды қосылыстардан тазартуда, газ және
сұйық орталардан құнды заттар рекуперациясында кеңінен қолданылып келеді.
Сондай-ақ активті көмір медицинада, қан тазалауда және физиологиялық
сұйықтықтан жеке компоненттерді бөліп алуда қолданылады.
Өсімдік шикізаты негізіндегі активті көмір арзан, жоғары
кеуектілігі мен беріктігі арқылы ерекшеленетін сорбент болып табылады.
Сондықтан өсімдік шикізаты негізіндегі сорбенттерді зерттеудің маңызы зор
[24].
Қазіргі кезде механикалық беріктілігі, саңылаулығымен ерекшеленетін
жаңа көміртекті материалдар алудың түрлі әдістері жасалуда. Әр түрлі қатты
сорбенттердің бетінде көмірсутек пиролизі процессі кезінде каталитикалық
көміртек түзілуі жаңа сорбентті қарауға мүмкіндік береді. Нұсқаларды
көміртектендіру беттің меншікті сыйымдылығын және саңылаулығын жоғарылатуға
әкеледі. Бұл биотехнологияның процестері үшін қажет биокатализаторларды
таңдауға жол ашады, сондай-ақ адсорбциялық иммобилизация кезінде
биологиялық обьектілердің қабілетінің заңдылықтарын зерттеуге мүмкіндік
береді.
Осыған байланысты тасушылардың сорбциялық сыйымдылығын ұлғайту,
клетка-тасушы байланысының беріктілігін жоғарылату мақсатында клеткаларға
улы емес және арзан, шығу тегі табиғи сорбенттерді алуда көп көңіл бөлінеді
[25].
Микроорганизм клеткалары негізіндегі биосорбенттер мен
биокатализаторларды әр түрлі өндіріс салаларында қолдануға болады. Оның
ішінде сусындар дайындауда, спирт және шарап мәселелердің шиеленісуіне
байланысты микроб клеткалары негізіндегі биосорбенттер түрлі улы заттарды
тазалауда, ағын суларды ауыр металл иондарынан сорбциялауға қолдану өзекті
мәселе болып табылады.
Микроорганизмдердің көп түрі адамзатқа белгілі болғанымен,
өндірісте тек бірнеше түрдің мыңға жуық штаммы ғана қолданылады. Оның
себебі, өндірісте қолданылатын штамдар бірнеше қатаң талаптарға сай болуы
керек: арзан субстраттарда өсуі қажет, жоғары жылдамдықпен өсуі керек
немесе аз уақытта өнім шығымы көп болуы керек, қажетті өнімді алу үшін
синтетикалық белсенділігі жоғары болуы керек қосымша өнім түзілуі төмен
болуы қажет, өнім шығаруға жұмсалған шығын ақталуы үшін қажет өнімнің
концентрациясы максималды жоғары болуы керек, фагқа және әр түрлі
инфекцияға тұрақты болуы керек, адамдар мен қоршаған ортаға зиянсыз болуы
керек [26].
Микроорганизмдерді биотехнологиялық процестермен жетілдіру
экономикалық және экологиялық жағынан тиімді болуы үшін жасалынады.
Кез-келген әдіспен микроорганизмдерді жақсару экономикалық және
экологиялық жағынан тиімді биотехнологиялық процестерді жүзеге асыруға
мүмкіндік береді. Дәстүрлі микробиологиялық өндірісте бос микроорганизм
клеткасын бос өсіруді иммобилизденген микроб ретіндегі биокатализаторларға
ауыстыру да биотехнологияны сапалы, жоғары деңгейге көтереді. Айта кетер
жәйт, иммобилизденген клеткаларды қолданғандағы артықшылықтардың себебі,
иммобилиздеу микроорганизмдердің қасиеттерін өзгертпейді, мұнда
биотехнологиялық процестердің жалпы өткізілу жағдайлары өзгереді [27].
Кез-келген микробиологиялық өндірістің қажет өнімінің құны
клеткалардың өсу процесінде қолданылатын шикізатқа кеткен шығындармен
анықталады. Микроорганизм дақылдарының өсу процесінде микробиологиялық
синтез немесе трансформация нәтижесінде өнім алып, сонымен қатар
клеткалардың өсуінің жоғары жылдамдығын қамтамасыз ету үшін өсіру ортасын
барлық қоректік компоненттері бойынша жасау керек (әсіресе өндірісте
мутантты микробтарды қолданғанда).
Микроорганизмдердің сорбциясына бірқатар факторлар әсер етеді: 1)
сорбцияланатын микроорганизмдердің физиолого-биохимиялық ерекшеліктері; 2)
сорбенттің табиғаты мен қасиеті; 3) сыртқы орта жағдайларының физико-
химиялық қасиеттері. Сорбцияның көлемі адсорбенттің бетіне байланысты.
Клеткалардың мөлшері мен формасы бекінуге ешқандай әсер етпейді.
Микроорганизмдердің сорбциясына әсер ететін маңызды фактордың бірі –
сорбенттің табиғаты [28].
Иммобилизденген жағдайдағы тірі клеткалардың физиолого-биохимиялық
ерекшеліктерін сипаттауға мүмкіндік беретін біраз эксперименттік нәтижелер
жинақталды. Өткізу әдісіне және жағдайларына байланысты иммобилизация
клеткаға әр түрлі әсер етеді, өзгерістерге морфологиясы да, физиологиясы да
ұшырайды. Кейде иммобилизация клеткалар лизисін тудырады, кейбір
жағдайларда микроорганизмдер бірнеше тәулік бойы белсенділіктерін
жоғалтпайды.
Иммобилизация ферменттік белсенділікке, көбею жылдамдығына, биохимиялық
процестердің қарқындылығына әсер етеді. Иммобилизация микроорганизмдердің
де, сорбенттердің қасиеттерін жақсартуы мүмкін [29]. Полиакриламид геліне
иммобилизденген кейін клеткалардың өміршеңдігі және трансформация мен
биосинтез процестерінде ұзақ сақталынуы клеткалардың бастапқы күйлерімен
және иммобилизация әдісімен анықталады. Сонымен қатар, полиакриламид геліне
интактты клеткаларды енгізгенде дақылдың осындай ерекше әсерге жауабы
полимеризация жағдайларына тәуелді. E. colі, Str. faecalis, Myc. globiforme
интактты клеткалары иммобилизациядан кейін бірнеше тәулік бойы өмір сүру
қабілетінен айырылмайды, адсорбцияда фазалар айырылу бетінде жағдайлар
ерекшелігі, тасушы мен клетканың түрі негізгі рөлді атқарады. Клеткалар
иммобилизациясының оңды әсері – микроорганизмдер түзетін улы заттарды
байланыстыру арқылы адсорбенттер клеткаларды зиянды әсерлерден қорғайды
[30].
Көміртекті сорбенттерді клеткалармен модифицирлеу (клеткалармен
иммобилиздеу) активті орталықтарының молекулалы синтезінің жоғары
технологияларына негізделеді, бұл олардың белсенділіктері мен
таңдамалықтарын жоғарлатады. Микросаңылаулы сорбенттердің бетіне
микроорганизмдерді иммобилиздеу қалдық суларды тазалау процесін, пириттің
және күкіртті органикалық қосылыстардың H2SO4 дейін тотығуын қарқындатады.
Сорбенттер медицинада, мысалы физиологиялық сұйықтықтардан жеке
компоненттерін бөліп алу үшін және қанды тазалауда кеңінен пайдаланылады
[31]. Көміртекті тасушылар ерекше қасиеттеріне байланысты кең қолданыс
аясына ие. Олар бактериялық ластаушылары бар суларды тазалауда фильтрлер
ретінде, сондай-ақ биологиялық активті заттар мен бактериялық клеткалардың
тасушылары ретінде биотехнологиялық процестерде қолданылады . Жұмыста [32]
E. coli, Bacillus sp. и Rhodococcus sp. бактериялар клеткаларына байланысты
көміртекті-минералды тасушылардың, соның ішінде әр түрлі технологиялар
арқылы алынған көміртекті материалдардың оптималды адсорбциялық қасиеттері
көрсетілді. Мысалы макроқұрылымды торшалы көміртектегі Bacillus sp.
адсорбция көлемі 1 г сорбентке 500 мг құрғақ клеткаларды құрады. Көміртекті-
минералды тасушыларға клеткалардың адсорбциясы төмендірек болады, бірақ
берілген тасушылар минералды матрицаларына байланысты көміртекті
материалдармен салыстырғанда механикалық мықтылығы жоғары.
Бірқатар жұмыстарда микроорганизмдер иммобилизденген соң, клетканың
сыртқы қабаты мен мембранасының өткізгіштігі өзгереді. Авторлар бойынша
субстраттарға клетка өткізгіштігінің артуы иммобилизденген
микроорганизмдердің белсенділігіне әсер етеді.
Ксенобиотиктердің тотығу жылдамдығы ластанған сулардың құрамына,
қолданылатын микроорганизмдеріне және тасушының материалына тәуелді.
Мысалы, асбестті талшыққа бекінген Aureobasidium pullulans клеткаларының
фенолды сағатына 50 мгл, ал активті көмірге адсорбцияланған Pseudomonas
putida P8 штамы сағатына 360 мгл мөлшерде ыдыратады. Сондай-ақ, саңылаулы
шыныға иммобилизденген Cryptococcus elinovii аралас дақылы сағатына 270
мгл фенолды деградациялады.
Микроорганизмдерді иммобилиздеу үшін қолданылатын тасушылар (сорбенттер)
аймағы кең. Тасушы материал ретінде құм, керамзит, күл, көмір, графит және
оның өзгертілген түрлері, диатомды жер, шыны шарлар, шыны материалдар, шыны
талшықтар, базальтты талшық, металды торлар, Рашиг сақиналары т.б., яғни
жүктеу бетінің ауданын жоғарлатуды қамтамасыз ететін тасушылар пайдаланады.
Сонымен қатар, өңделетін судың тығыздығынан жоғары немесе төмен тығыздығы
бар материалдар (пенополиуретан, көпірген пластмасса, саңылаулы шынылар,
кокс және т.б.) қолданылады. Әр түрлі табиғи және синтетикалық
материалдардан (нейлон, полиэфир, поливинилхлорид, капрон, пенополиуретан
талшықтар) жасалған торлы құрылымды, жалпақ түрдегі тасушылар белгілі.
Сондай-ақ, клеткаларды полимерлерге енгізу арқылы жүргізілетін
иммобилизациясы үшін агар, каррагинан, альгинат, пенополиуретан,
полиакриламид, целлюлоза гельдері пайдаланады. Анаэробты бактерияларға
арналған тасушылар ретінде кокс, тасты көмір, керамика сияқты саңылаулы
материалдар қолданылады [33].
Қазіргі кезде өндірісте көміртекті сорбенттер газдардан да,
ерітінділерден де түрлі заттарды сіңіру қабілеттеріне байланысты кең
қолданылуда. Көміртекті тасушылар ағаштан, әр түрлі көмірлерден, кокос,
грек жаңғағының қабығынан және жеміс дәнектерінен жасалады. Бірнеше жылдар
бойы көміртекті сорбенттер Қазақстанға шет елдерден әкелінді. Алайда
көміртекті материалдар бағасының артуына байланысты арзан шикізат көздері
іздестірілуде. Ондай шикізат ретінде ауыл шаруашылық қалдықтары, мысалы
сары өрік дәнектері болуы мүмкін [34].
Сорбенттер сияқты саңылаулы көміртекті материалдар жүздеген жылдар бойы
қолданылып келеді. XVІІI ғасырда ағаш көмірінің әр түрлі сұйықтықтарды
тазарту және кейбір газдарды сіңіру қасиеттері ашылды. Алайда ХХ ғасырдың
басына дейін көміртекті тасушылар, әсіресе ағаш пен сүйектің активтелген
көмірлері негізінен тамақ өндірісінің және шарап жасаудың соңғы өнімдерін
тазарту үшін пайдаланылды. Қоршаған ортаны қорғау мақсатында (қалдықтарды,
газды ластаушылардан, ластанған топырақтарды тазалау) көміртекті
сорбенттерді ірі масштабта қолдану саңылаулы көміртекті материалдарды
органикалық шикізаттың арзан түрлерінен: қатты отындардың қазбалары,
өсімдік биомассасы, пластмасса қалдықтарынан алу өндірісін кеңейтуді талап
етеді. Саңылаулы көміртекті материалдардың қатты және газ тәрізді
органикалық шикізаттың пиролизінде және көміртекті материалдардың
активациясында түзілу механизмі туралы теориялық түсініктер негізінде қажет
қасиеттер жиынтығы бар көміртекті наносорбенттерді алудың тиімді әдістері
құрастырылады.
Орман жаңғағының қабығынан және жемістердің дәнектерінен де мықты
активті көмірлер алуға болады. 10%-ды күкірт қышқылымен және сумен өңделген
дәнектерден 830°С карбонизациядан кейін ішкі жалпы беті шамамен 500 м2г
өнімді алады, өнімнің беті активтендірудің нәтижесінде 1500 м2г дейін
жетуі мүмкін. Осындай көмірлердің құрамында 3-5% оттегі болады [35].
Қазбалы отын және оның өнімдері, әсіресе активті көмірлер бағаларының
үздіксіз өсуі, сонымен қатар экологиялық мәселелердің кең етек алуы
эффективті сорбциялық материалдар алу үшін қажет субстраттарды іздеу
шараларын белсендіреді.
Дәстүрлі емес шикізаттардың бір түрі әзірше өндірісте кең қолданыс
таппаған, өндіріс қалдықтары әр түрлі жемісті ағаштардың дәнектері (сары
өрік, шабдалы, көк өрік, жүзім, шие дәнектері), дәнді дақылдардың қауыздары
және жаңғақтардың қабықтары болуы мүмкін. Мысалы, Еуропада мықты активті
көмірлерді кокос қабығынан, орман жаңғағынан және Жерорта елдеріндегі
зәйтүн майы өндірісінің қалдықтары болып табылатын зәйтүн дәнектерінен
алады [36].
Жеміс дәнектері мен әр түрлі жаңғақтардың қабықтары негізіндегі
көміртекті адсорбенттерге деген практикалық қызушылық, олардың активті
көмірлер алу үшін қолданылатын дәстүрлі материалдармен салыстырғанда
арзандығына байланысты. Алайда дәнекті шикізаттан алынатын активті
көмірлердің құрылымдық-сорбциялық қасиеттерін жақсарту және дайын
өнімнің шығуын жоғарлату өзекті мәселеге айналуда. Активті көмірлер
ретсіз орналасқан графиттің микрокристалдарынан тұрады. Бұл кристалдар
көміртекті шикізатты қыздырғанда, көміртегі атомдарының орналасуының
нәтижесінде пайда болады. Активті көмірлердің негізі – көміртегі – 96%-
ға дейін жетеді. Активті көмірдің массасына шаққанда аумағы үлкен (580-
1400м3г) болады және саңылаулы құрылымды болып келеді. Сонымен қатар,
жоғары химиялық және биологиялық тұрақтылығы, механикалық берік,
технологиялық жағдайда қолдануда ыңғайлы формалары болады. Көмірдің
осындай сипаттамалары оны көптеген қоспалардан қоршаған ортаны тазалау
мүмкіндігін жоғарлатады. Активті көмірлер мұнай өндіруші, шарап пен май
өндіру және өндірістің т.б. салаларында, сонымен қатар медицинада
қолданылады [37].
Өспей тұрған түрде қандайда бір өнімнің биосинтезі немесе
трансформациясын атқара алатын иммобилизденген клеткаларды қолдану кезінде
процесті екі кезеңге бөлуге болады. Микроорганизмдерді өсуін тежейтін арзан
субстратта емес, толық құнды қоректік ортада қолайлы жағдайларда өсіруге
болады. Мұндай өсіру бағасы соңғы қажет өнімнің бағасына айтарлықтай әсер
етпейді, себебі бұл клеткалар негізіндегі ұзақ мерзімдібиокатализатор
дайындауға болады. Екінші кезеңде – қажет өнім өндірісінде – арзан
субстратты қолдануға болады [38].
Микроорганизмдердің иммобилизденген клеткаларын қолдану
биотехнологияда жаңа мүмкіндікті ашады. Алайда бос өсірілетін клеткаларды
иммобилизденген клеткаларға ауыстыру кезінде туатын қиындықтарды да айта
кету керек. Ең алдымен, бұл биотехнологиялық өндірісте қолданылатын шикізат
консистенциясы. Бұл жағдайда мысал ретінде қалыпты емес картоп пен дәннен
этил спиртін алу процесін келтіруге болады.
Мұндай шикізат құрамына көп мөлшерде қатты заттары бар қою
гомогенсіз зат болып табылады. Ашыту ыдысына шикізат, ашытқы клеткалары мен
глюкоамилазаны енгізеді. Этил спирті ашытқы клеткаларының өсу процесінде
жинақталады, ашытқы клеткаларының глюкоамилазаның шикізатқа әсерінен
түзілетін глюкозаны ашытады. Иммобилизденген клеткалармен осындай өндірісті
құру мүмкін емес, себебі, біріншіден, реакторға қою қоректік ортаны
үздіксіз беріп тұруды жүзеге асыру мүмкін емес, екіншіден, ашытқыларды
иммобилиздеудің қолайлы әдісі мен тасымалдаушыны таңдау қиынға түседі.
Енгізілген клеткалары бар гельді матрицалардың саңлаулары мен каналдарына
қатты қоспаның бөлшектері тұрып қалуы мүмкін. Ең алдымен, крахмалдың
қанттану процесін немесе процестің толық жүргізілуін өзгертіп алып, одан
кейін ғана бос клеткаларды иммобилизденген клеткаларға ауыстыру керек болуы
мүмкін.
Бірақ мұндай рентабелді және экологиялық таза өндірісті түптік
өзгерту сенімді түрде негізделген болуы керек [39].
Иммобилизденген биокатализиторларды пайдалану кезінде айтарлықтай
мәселені салмақ ауыстыру туғызады. Иммобилизденген клеткалары бар
реакторларда бос клеткаларды дақылдау үшін газдар барботациясын немесе
қоректік ортаны қарқынды араластыру әдістерін қолдануға болмайды.
Сондықтан, иммобилизденген клеткалар негізіндегі биокатализаторларды қандай
да бір әдіспен алу алдында, және оны ары қарай пайдалану үшін, оны сынақтан
өткізу мақсатында аппараттық безендіру ойлап табу керек. Кері жағдайда
дайындалған препараттардың сипаттамаларын бағалау қиынға соғады.
Имммобилиздеудің қандайда бір нақты әдісін пайдалану, егерде әдіс
жұмыстарда дәстүрлі түрде пайдаланылатын микроорганизмдер үшін жасалған
болса, микробтық клеткалардың бір түрінің әр түрлі штамдары өте өзгергіш
екендігін ұмытпау керек. Мысалы, бос клеткалардың нақты штамдарының
температурасы мен рН-оптимумын тексеру қажет.
Жалпы және иммобилизденген клеткаларды пайдалануға негізделген
тиімді биотехнологиялық процестерді жасау үшін, мына екі жағдай қажет:
нақты мәліметтерге негізделген гипотезаларды құру, оларды растау немесе жою
үшін сәйкес жағдайларда қатаң тексеру және қажет ортада микроорганизмдердің
әрекеттері бағынатын заңдар мен теорияларды құру.
Әр түрлі органикалық қалдықтардың, әр түрлі өнеркәсіп салаларының,
ауыл шаруашылықтың, адамның тұрмысының сұйық ағындарының кәдеге жарату
(утилизациясы) ең өзекті, басты проблемалардың бірі, оны шешуде
биотехнологиялық әдістердің маңызы зор. Суды тазалауда пестицидтердің, БАЗ,
ксенобиотиктердің микроорганизм-деструкторлары негізгі маңызды рөлді
атқарады. Ағын суларды микробиологиялық өңдеу альтернативті
энергоресурстарын және шикізатты алуға мүмкіндік туғызады, себебі өңдеудің
өнімі көп жағдайда биогаз болып табылады. Кейбір биотехнологиялық тазарту
процестерінің масштабы үлкен: сыйымдылығы 4000-5000м³ және одан да
биореакторлар бар [40].
Техникалық микробиологияның және биотехнологияның көз қарасы
бойынша суды биологиялық тазалау ерекше процесс болып табылады. Оның
ерекшелігі өңделу барысында судың өте көп мөлшері кетуінде.
Биофильтрлерде ағынды сулардың тазару тереңдігі мен жылдамдығы
аэротанктерге қарағанда жоғары болып келеді, алайда тазаланатын сулардағы
органиканың мөлшері 500мгл аспауы керек, сонымен қатар, ағынды сулар
биофильтрлер алдында ашылған бөлшектерден тазалануы керек, себебі
биофильтрлер тез бітеліп, лайлану жүреді. Биофильтрлерді жергілікті
ағындарды тазалауда қолданған жөн.
Кейбір жағдайларда белгілі бір ластанудан тұратын ағын суларды
аэробты тазалау мәселесі туады, бұл жағдайда белгілі микроорганизм-
деструкторлардың белсенділігі жоғары таза дақылдары қолданылады.
Иммобилизденген клеткалармен биологиялық тазалау уақыты бірнеше сағатты
құрайды. Ағын сулардағы органикалық заттардың мөлшері 10-1000 есе азаяды
[41].
Тазалаудың анаэробты әдістері әдетте құрамында органикалық
заттардың мөлшері көп жоғары концентрлі ағын сулар мен тұнбаларды өңдеуде
қолданылады. Ашу процесі метантенкте жүзеге асады. Органикалық заттардың
анаэробты ауысуы бактериалды микрофлораның әсерімен, төрт тізбекті кезең
арқылы жүреді: биополимерлі молекулалардың жай молекулаларға мысалы,
мономерлер, амин қышқылдар, көмірсутектерге гидролиздену фазасы,
мономерлердің төменгі қышқылдарға және спирттерге, аммиакқа, күкіртсутекке
дейін ферментация фазасы, ацетогенді фаза, метаногенді фаза, мұнда
ыдыраудың соңғы өнімі – метан түзіледі. Метаннан басқа СО2 де түзіледі.
Микроорганизмдердің метаногенді консорциумы әсерінің нәтижесінде
қалдықтарда немесе ағын суларда органикалық ластаушылардың концентрациясы
күрт төмендеуі жүріп, биогаз түзіледі, ол микробтық биомассаның синтезі
үшін энергия және субстрат ретінде қолданылады. Органикалық қалдықтарды
ашытуда метаногенезді белсенді қолдану қазіргі кездегі экологиялық және
энергетикалық мәселелерді бірге шешудің тиімді жолы болып табылады [42].
Иммобилизденген клеткалары бар метантенктердің жұмысының тиімділігі
бос клеткаларға қарағанда 2,5-3 есе жоғары болып келеді, алайда
иммобилизденген клеткалармен жүретін процестердің кемшілігі, олар еритін
органикалық заттарды өңдеуге бейімделген. Осы тұрғыдан қарағанда
иммобилизденген биомассасы бар метантенктер тағам өнеркәсібінің, мысалы,
сүт өңдейтін, спирт зауыттары, целлюлозды-қағаз өндірістердің ағын суларын
өңдеуге өте қолайлы болып келеді.
Келесі маңызды міндет – мұнаймен ластанған орталардағы
көмірсутектердің және олардың туындыларының биодеградация процестері болып
саналады. Мұнай өндірісінің ағын суларын әдетте физикалық әдіспен немесе
коагулянттармен тазаланғаннан кейін биологиялық әдіспен тазартады. Мұнайдың
ең көп төгінділері теңізде жүреді.
Маңызды экологиялық мәселелердің қатарына суды металдардан (кадмий,
қорғасын, мыс, уран, плутоний, тритий) тазарту мәселесі жатады. Бұл
мәселені шешудің биотехнологиялық принципі металдарды аккумуляциялайтын
микроорганизмдердің және микробалдырлардың иммобилизденген клеткаларын
қолданудан тұрады. Ағын суларды металдардан тазалаудың өндірістік
қондырғылары АҚШ пен Венгрияда қолдануда. Оларды қолданудың экономикалық
тиімділігі өте жоғары: ағын суларды тритийден тазалау барысында альгинат
немесе каррагинан гельдеріне иммобилизденген клеткалардың 10гр қолдану 1гр
платиналық катализатордың әсеріне эквивалентті болып келеді.
Кейбір микроорганизмдер техногенді жағдайларда қарапайым түрде,
сонымен қатар и ионы түрінде кездесетін алтынның аккумуляциясына қабілетті
болып келеді.Адсорбцияланған алтын кей жағдайда клетка қабықшасының
маннанымен байланысады.
Техникалық микробиология мен биотехнология бойынша судың
биологиялық тазалануы (соның ішінде микроорганизмдердің иммобилизденген
клеткалары көмегімен) ерекше процесс болып саналады. Оның ерекшелігі,
өңдеуге судың көп мөлшері ұшырайды [43].
1.2 Көмірсутек тотықтырушы микроорганизмдер, олардың мұнай және мұнай
өнімдерінің тотығу процесіндегі рөлі
Топырақтың, ағын сулардың мұнаймен ластануынан тазартудың
перспективті биотехнологиялық әдістеріне микробты биопрепараттарды
пайдалану жатады, бұл препараттарға көмірсутектерді тотықтырушы
микроорганизмдер кіреді.
Мұнайдың көмірсутектерін сіңіру қабілетіне микроорганизмдердің әртүрлі
жүйелік топтары жатады. Қазір 100-ден көп туыс бактериялар, ашытқылар және
мицелийлі саңырауқүлақтар белгілі, олар мұнайдың көмірсутегін сіңіре алады.
Белсенді мұнай және мұнай өнімдерінің деструкторлары бактериялар арасында
кездескен, олардың ішінде Pseudomonas, Alcaligtnes, Flavobacterium,
Acinetobacterium, Bacillus, Arthrobacter, Rhodococcus, Micrococcus,туысьтыц
өкілдері кездескен.
Әртүрлі мәліметтер бойынша түрлердің көбісін Pseudomonas туысына
жатқызған [44].
Миронов, Жер орта теңізінен парафинді ыдырататын бөлініп алынған
бактерияларды Pseudomonas туысына жатқызды. Оның ішінде қатаң галофильдер
кездеседі.
Мұнай қалдықтарының биохимиялық тотығу көрсеткіштері пристанның
гептадеканға қатынасы, фиктанның октадеканға немесе пристан мен фитанның
санының гепта және октадекан алмасуына қатынасы болады. Тотыққан мұнай
қалдықтарында көрсетілген қатынастар тез өсті, бұл биологиялық анализбен
дәлелденген мәлімет бойынша теңіз микроорганизмдерінің белсенді қызметін
көрсетеді.
Көмірсутек тотықтырғыш микроорганизмдердің әртүрлі таксономиялық
топтарының ішіндегі кездесетін туыстың өкілдері Rhodococcus және
Mycobacterium. Мысалы, жақсы деструктивті белсенділігі бар культура
белгілеріне таксономиялық анализ жасау негізінде Тенгиз топырақтан бөлініп
алынған көмірсутек тотықтырғыш микроорганизмдердің систематикалық
орналасуын анықтау, олардың әртүрлі уытты топтарға жататынын көрсетті.
Олардың 10 штамы Bacillus туысына, 8-і Pseudomonas туысына, 1 культура
Rhodococcus және Mycobacterium туысына жатқызылды [45].
Әдеттегідей бұл туыс өкілдері қоршаған ортаның әртүрлі жағдайларына
төзімді және өзінің биодеградациялаушы қасиетін тұрақты сақтай алады.
Жағалау аймағында көп мөлшерде мұнай түбегейлі тұнба ретінде жиналып,
бактериалды ценоздарда белгілі бір ауытқу тудырған. Топырақтарда көмірсутек
тотықтырушы бактериялар көбінесе беткі қабаттарда байқалған. Олардың саны 1
г-да 100-ден 100000-ға дейін кездесуі мүмкін және тереңдеген сайын саны
азайған. Торри Каньон танкерінің апаты салдарынан ластанған
топырақтарда басқа аэробтарға қарағанда бактериялар саны 3 есе көп болған
[46].
Қара теңіз топырағынан 55 микроорганизмдер культурасы бөлініп алынған,
мұнайдың көмірсутектерінде өсе алған, олар Pseudomonas, Bacterium,
Pseudobacterium, Vibrio, Chromobacterium туыстарына жатқызылған. Мұнай және
мұнай өнімдерінде өсе беретін микроорганизмдер культураларының саны, өсу
жылдамдығы олардың мекен ету ортасына байланысты. Мұнай өнімдерімен әрқашан
ластанып тұратын ауданның пробасынан көп мөлшерде культуралар алынды.
Теңіз суында және түпкі қалдықтарында мұнай көмірсутектерін энергиямен
көміртектің жалғыз көзі ретінде утилиздеу кабылеті бар микроорганизмдер,
мұнай және мұнай өнімдерінің тотығуына әкеліп соғады
[47].
Санта-Барбара және Калифорния кендерінің шикі мұнайдың микроб
деградациясының реттілігін анықтау үшін көмірсутек тотыктырғыш
микроорганизмдердің аралас культурасы пайдаланылды. Биодеградация барлық
компоненттерде бір мезгілде басталады, бірақ әртүрлі жылдамдықтармен
жүрген. Калифорнияның солтүстік жағалауынан жиналған табиғи желденген
мұнайдың хроматограммалары лабораторияларда микроптар ыдырауға шалдыққан
мұнай үлгілерінің хроматограммаларына өте жақын, сәйкес келген.
Көмірсутек тотықтырушы бактериялардың көбі қалыпты парафиндерді жеңіл
утилиздейді, олардың мұнайдағы санын басқа қоспаның ыдырау уақыты анықтай
алады-изопарафиндер, циклопарафиндер және тіпті ароматикалық заттар.
Әринедалыпты парафиндер ішінде біріншіден ең жеңіл қоспалар тотығады.
Циклопарафиннің тотығуы, парафиндік тізбектің болуына байланысты болуы
мүмкін. Проценттік қатынаста гептилциклогександы тотықтыратын бактериялар
штамдарының сан мөлшері, бициклогексан мен декаменді тотықтыратын штамдар
санынан көп. Алайда циклопарафиндер бактериялды ыдырауға төзімдірек қалыпты
парафинге қарағанда, бірақ парафиннің бүйірлік ұзын тізбегінің болуы оның
тотығуына ат салысады. Бұл шикі мұнайдағы циклопарафин деградациясының
ұзақтылығы бүйірлік тізбегінің болуына тәуелді және қалыпты парафиннің
салыстырмалы көп болуына тәуелді екенін көрсетеді [48].
Атлантида мұхитының мұнайымен ластанған жағалауынан 30 штамм көмірсутек
тотықтырушы микроорганизмдер бөлінігі алынған, ал толық зерттеуге
Flavobacterium sp. және Brevibacterium sp. алынған. Бақылаулар нәтижесінде
н-парафиндер 2 организм үшін де керемет субстрат болды, бірақ
Flavobacterium минерилизацияға қабілеттілігі өте жылдам. Пристан тек
Brevibacterium -ды утилиздейді. Декалин мен тетрагидронафталинде
бактериялар өспеген. Ациклді және ароматты қоспалардың утилизациясы
жеткілікті ұзын бүйірлік тізбек бар кезде өткен. Басқа бөлініп алынған
бактериялар ароматты заттарды утилиздеді, мысалы, нафтамин, метилнафтамин,
бірақ қарапайым ациклді заттар қолданылмайды, мысалы, циклогексан немесе
деламин сияқты [49].
Акваторийдің әртүрлі аймақтарынан бөлініп алынған бактериялар
ароматикалық және қаныққан көмірсутектер қоспаларды ыдырату қабілеттері
әртүрлі болып келеді. Теңіз суында мұнай өнімдері деградациясының пайда
болуына және олардың тотығуына, липолитикалық бактериялар әсер етуі
мүмкін. Көмірсутек тотықтырушы микроорганизмдер липидті фракциялар және
басқа қоспаларды ыдыратуда белсенді қатысады.
Сондықтан бүл культуралар әртүрлі экожүйелерді тазалауда қолайлы
биопрепарат ретінде пайдаланылады [50]. Мысалы, мұнай және мұнай
өнімдерімен ластанған аймақтарды тазалауға, бактериалды штамм
Mycobacterium flavescens ЕХ-91, Pseudomonas putida-9, Acintrobacter sp. НБ-
112,24-ф БТ негізінде жасалған Экойл препаратын пайдалануды ұсынған.
Бұл препарат ПО Нижневолскнефть мұнаймен ластанған суқойманы тазалау
жағдайында жақсы нәтижелер көрсетті. Суқойма 6 Ч 106 клсм2
концентрациядағы Экойл препаратымен өңделді. Екі айдан соң суқойма
ластығы 0,06% көрсетті.
Rhodococcus rubber 1418 және Rhodococcus erythropolis 1715 штамдарының
бірлестігі мұнай мен оның ауыр фракцияларын жалғыз көмірсутек және энергия
көзі ретінде пайдалануға қабілеттілігін көрсетті. 5% мұнай бар сұйық
ортада осы аталған штамдар екі апта ішінде 26°С температурада мұнайды 62 %-
ға дейін ыдыратуға қабілетті.
Мұнайдың бактериялармен тотығу процесіне әртүрлі факторлар әсер етеді.
Мұнайдың бактериялармен тотығу процесінде маңызды роль температура
атқарады. Ең жақсы дамитын теңіз суынан бөлініп алынған 20-30°С
температурадағы микроорганизмдер, сонда да көмірсутектің 0°С-60°С-де тотығу
жағдайлары белгіленген. Белгіленген интервалды көмірсутек утилизациясын
температурасы эр 10°С- ге күшейту 3 есе көтеріледі. Әрі қарай зерттеу
нәтижесінде минералды тұздар ортасында 30 мл көлемінде 10 апта 1°С, 4°С,
8°С -ге сэйкесінше 37,8 - 43,5; 54,6%-ке психрофильді бактериялар ішкі
мұнайды ыдыратады. Бірақ мұнайдың басқа түрлері 10 апта уақытта толық
тотықпады, орталық лайлануы және мұнайдың эмульгирленуі байқалады.
Мұнаймен ластанудың беткейі арқылы газ алмасуға әсер етуі туралы
қарама-қарсы мәліметтер бар. Дизельді жанармай 0,002 мм қалыңдыкпен газ
алмасуға көзге көрінерліктей әсер етпеген, 0,03мм қалыңдықты май оттегімен
қамтамасыз етілуін 85%-ға баяулатып, ал 1-4 мм мұнай газ алмасуды тіпті
баяулатпаған. Мұнайлы пленка қабатының ыдырауына температура, ауа,
оттегінің теңіз суында еруі әсер еткен. 30°С-да газ алмасу жылдамдығы, 20°
С-ге қарағанда 1,22 рет тез жүрген. Мұнай көмірсутегінің тотығу дәрежесі
мен жылдамдығына бактерияларды қосу әсер етеді. Табиғи микрофлораға мұнай
өнімдерінің микробты тотығуын реттеу үшін Ps. aeroginoza
культурасы қосылған. Биодеградация жылдамдығы үш есеге көбейген.
Ашытқылар мен саңырауқулақтар да көмірсутектерді пайдалана алады.
Ашытқылар органикалық заттарға бай теңіз суларында кездеседі. Көмірсутек
тотықтырғыш ашытқылар құрамында мұнай бар тоған суларында да
Кездеседі [51].
Теңіз суында шикі мұнайды тотықтандыратын қабілеті бар және көптеген
көмірсутек тотықтыратын бактериялар кездеседі. Көпшілігі теңіздің бай
культурасынан бөлініп алынған, Proactinomyces, Hetinomyces туысына
жатқызылған. Сонымен қатар Actinomyces түрлері терригенді ластануы мүмкін
аймақтардан алыс жерлерде өте сирек кездеседі [52].
Г.П. Славлина қара теңізден бөлініп алынған микромицеттердің әртүрлі
мұнай мен мұнай өнімдерінде өсу қабілеттіліктерін зерттеген [53].
Clodosporium elegans және P. Zonatum өсу барысында 85-92% парфинді фракция
және 30-65% шикі мұнайдың асфольтенді компоненттері утилизацияланған.
Cladosporium resinae гомологиялық спирт, альдегид және қышқылдарға дейін
тотығатын, аралығы бар ұзын тізбекті алканда жақсы дамиды.
Ашытқылардың ароматикалық көмірсутектерді және тармақталған тізбек
көмірсутектерін утилиздеу қабілетін зерттеуде, кристал утилизациясы Candida
lypolitica-ға мінезді, ал кейбір Candida lypolitica және Candida maltoza
культуралары, сонымен қатар ароматикалық көмірсутектерді және құрамында
қалыпты алкандары бар көмірсутектерін пайдаланатын қабілеті бар. Кейбір
көмірсутектер, әсіресе, тез ұшып кететін түрлері ашытқы организміне тежеуші
әсер етеді [54].
Ашытқыларды мұнайы бар аквариумға қосу бірте-бірте, бірақ баяу мұнайдың
эмульгирленуіне әкеледі. Эмульгирленген мұнай тамшылары ашытқылармен
қоршалып алынған, және олар мұнай тамшысының ішіне еніп кеткен. Мұнаймен
ластанған аудандағы көмірсутек тотықтырушы ашытқылардың тығыздығы мен
локализациясы ашытқылардың мұнай биодеградация процесінде қатысатынын
анықтайды және осы қатынастар бактериялар алдында қабілетті. Ашытқының
өсімдік клеткалары гидростатикалық қысымға, осмотикалық қысымның өзгеруі
мен тұздылыққа төзімді болып келеді [55].
Өндірістің кез-келген қалдықтарын деструкциялайтын
микроорганизмдердің белсенді штамдарын қолданып мәселені шешу жобалары
Рессей мен ТМД елдерінде нашар қойылған. ПАУ-дың молекулла - биологиялық
деструкция механизмі зерттелуде. Жұмыстың көпшілігі бактериалдық штамдарын
қолданып жасалады, негізінен Pseudomonas бактериялар туысы. Детоксикация
процессінде саңырауқұлақтарды қолдану туралы мәліметтер отандық
әдебиеттерде өте аз. Техногенді ластанған территориялардың биоремедиация
процесстеріне де елеулі назар салынбайды.
Қол жеткізілген әдебиеттерді сараптау барысында АҚШ пен Еуропада
(әсіресе ФРГ - да) тікелей табиғи биоценоздарда полиароматты
экотоксиканттардың биодеградациясына көптеген зерттеулер жүргізіліп
жатқанын көрсетті [56]. Мәселені шешуге арналған жолдардың келесілеріне
жобалар жасалуда:
1. Топыраққа бірден немесе белгілі уақыт интервалында заттарды
-ластаушыларды ыдырататын микроорганизмдер суспензиясын енгізеді.
2. Топыраққа арнайы қоректік орта енгізіледі, құрамында азот, фосфар,
микроэлементтер мен микроорганизмдердің өсуін тездететін заттар бар.
Ертіндінің құрамына гидрофобты қосылыстардың солюбилизациясына көмектесетін
заттар қосылады. Бұндай заттарды қолданғанда топырақ микрофлорасы
экотоксиканттарды анағұрлым тез ыдыратады. ФРГ -зерттеушілері бұл
бағыттарды дамытып жатыр [57].
Қоректік ортамен микроорганизмдер бірге қолданылады немесе субстраттың
алдын - ала өнделуі жүргізіледі. Американың ғалымдары экотоксиканттарды
алдын - ала УФ өңдеп, ары қарай Phanerochaete chrysosporium
саңырауқұлағымен утилизациялау нәтижелі екенін көрсетіп, бұл процессті
потенттен өткізген [58].
Аналитикалық селекция әдістерімен мұнаймен ластанған топырақтан
(АЗС пен мұнай сақтаушылар, Мәскеу қаласы, Мәскеу облысы.) ортада жоғары
мұнай өнімдері қатысында дами алатын (5% жоғары) бактерия штамм алынды
[59]. Бұл дақыл зерттеліп Pseudomonas putida штамы 91-96 ретінде
анықталған. Бұл штамм негізінде торфтық биопрепарат жасау технологиясы
дайындалды, ол "Псевдомин" деп аталды, оның мұнай өнімдерімен ластанған
топырақтарды өндірістік жағдайда рекультивациялау үшін қолдануға болады.
АҚШ пен Еуропа елдерінде нафтолин, антроцен, фенантрен, перен мен
т.б. конденсирленген жүйелер үшін ыдырау процесстерін зерттеді. Ароматты
экотоксиканттардың деградациясының генетикалық жақтары зерттелді [60].
Бірақ зерттеулер ұсақ мамандану сипатында - бір заттың деструкция
процесстері зерттелуде. Көп компонентті қоспалар (10 заттан артық)
құрамында полиароматты көмірсулар тұратын биодекрадация мен фотолиз кезінде
жүретін процестер туралы мәліметтер отандық және шетелдік әдебиеттерде де
жоқ.
Жоғарыда айтылғандарды қорытындыласақ, қазір Ресей мен басқада
мемлекеттерде техногенді биоценоздардың ластаушылардың биодеградация
саласында белсенді зерттеулер жүргізілуде, детоксикация процесінде басты
орынды ақ сіріту саңырауқұлағына (әсіресе Phanerochaete chrysosporium)
және Pseudomonas бактерияларына бөлінген. Полиароматты заттарды
деструкциялауда қолданылатын базидиомицеттерге жатпайтын саңырауқұлақтар
туралы мәліметтер үзілген сипаты [61].
Биоремедиация қазір маңызды және жиі физикалық пен химиялық әдістерге
қарағанда көбірек қолданылатын альтернативті болып табылады, әдіс пен
топырақ, жер асты суын және басқа эко жүйелерді әртүрлі улы поллютанттардан
тазарту үшін қолдануға болады. Старостин Н.Г. мен Вендландт К.Д.-ның
“Психотровные метаноокисляющие штамм для биоремедиации in situ” жұмысы
биофильтрлар жасауға арналған, метантотықтырушы бактерияларға ерекше назар
аударылған, өйткені олардың басқа микроорганизмдердің бір қатар
артықшылықтары бар [62].
Топырақты, топырақ грунтты, суды, қалдық земезумчтықты тазартуда
қолданылатын комплексті көмірсутек тотықтырушы микроорганизмдер препаратын
өз жұмыстарында Т.П. Голодяев қарастырған (ДВО РАН Биолог - топырақты
институты Топырақ микробиологиясы лабораториясы) [63].
Ол ұсынған проектің негізінде органикалық полютантарды (мұнай
өнімдерін) трансфармациялауда микропты популяцияларды қолданып жатыр.
Ферментативтік белсенділігінің полифункциональділігі мен көбею жылдамдығы
жоғары болғандықтан басқа ағзалармен салыстырғанда мұнай мен мұнай
өнімдерін тез ыдырататын микроорганизмдердің мұнай көмірсуларына әсері
жоғары [64].
Мұнай - микроорганизмдердің даму ортасы. Мұнайдың және басқа да
ластаушы заттардың микроорганизмдерге улы әсері кеңінен зерттеледі.
Зерттеулердің көп бөлігі мұнайдың бактериялық қауымдастығына тигізетін
әсеріне арналған. Мұнай бір жағынан микроорганизмдердің энергетикалық және
материалдық субстраты болып табылады, екіншіден ауру тудыратын
бактериялармен күресте кең қолданылады. Көмірсутектердің көптеген
бактериялар үшін энергия көзі екенін ескерсек, оларды бактериялар дамуының
стимулдеушісі ретінде де санауға болады [65].
Мұнай құрамы өте күрделі екендігі белгілі. Ол алкандардың (парафинді
немесе ациклді қаныққан көмірсутектер), циклоалкандардың (нафтендер),
ароматикалық көмірсутектердің, оттекті, күкіртті және азотты топтардың өте
күрделі қоспасы болып табылады. Әр түрлі кеніштердің мұнайлары, өздерінің
құрамы жағынан әртүрлі болып келеді. Мысалы АҚШ, ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
ӘЛ-ФАРАБИ АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ УНИВЕТСИТЕТІ
Биология факультеті
Микробиология кафедрасы
Бітіру жұмысы
БИОСОРБЕНТТЕРДІҢ МИКРООРГАНИЗМДЕРДІҢ АНТИБИОТИККЕ СЕЗІМТАЛДЫҒЫНА ӘСЕРІ
Орындаушы: ______________ ____________2009ж.
Ғылыми жетекшісі:
б.ғ.к., доцент ___________ ____________2009ж.
Норма бакылаушы: _________ ____________2009ж.
Қорғауға жіберілді:
Кафедра меңгерушісі,
б.ғ.д., профессор __________ ____________2009ж.
Алматы, 2009
РЕФЕРАТ
Жұмыс көлемі: 45 беттен, 2 кестеден, 4 суреттен, және 85 әдебиеттер
тізімінен тұрады.
Кілтті сөздер: көмірсутек тотықтырғыш микроорганиздер, мұнай,
антибиотик, антибиотикрезистенттілік, биодеградация, иммобилизация,
биосорбент.
Жұмыста кафедра мұражайынан алынған Pseudomonas pseudoalkoligenes
–KR7, Pseudomonas putida –KR9, Pseudomonas alkoligenes –KR17 дақылдары
қолданылды.
Қазіргі таңда қоршаған ортаның басты ластаушы көзі - мұнай және
мұнай өнімдері болып табылады. Мұнай және мұнай өнімдерін ластану биоценоз
құрамының өзгеруін туғызады. Бірақ, микрофлора құрамының мұнай тотықтыратын
микроорганизмдері мұнай фракцияларын энергия қажеттілігіне пайдалана алады.
Осыған байланысты ластанған аймақтың қалпына келу барысында
микробиологиялық процестердің тиімділігі жоғары бағалануда. Сондықтан да
ластанған топырақ пен су көздерін тазалауда көмірсутек тотықтыратын
микроорганизмдер негізінде алынған биопрепараттарды пайдалану келелді болып
табылады.
Іздеу және бөліп алу микробиологтардың алдында тұрған маңызды
мақсаттың бірі. Осындай микроорганизмдерді қолданудағы ең басты мәселе:
микроорганизмдерді топыраққа енгізгенде антогенез жүреді және енгізген
микроорганизмдердің өсуін тежейді.
Осыған байланысты, енгізілген микроорганизмдердің санын емес,
енгізілгеннен кейінгі микроорганизмдердің өмір сүру қабілетін тексеру
маңызды. Жаңа, сонымен қатар барлық белгілі әдістердің ішінде ең арзан
әдістердің бірі зерттелетін микроорганизмдердің антибиотикке тұрақтылығын
зерттеу және микроорганизмдердің өмір сүруін анықтау үшін таңба ретінде
қолдану.
Жасалынған жұмыстың негізгі мақсаты биосорбенттердің көмірсутек
тотықтырғыш микроорганизмдердің антибиотикке сезімталдығына әсерін зерттеу
болып табылады.
Глоссарий
Антибиотик – көптеген микроорганизмдер өздерінің тіршілік
нәтижесінде басқа микроорганизмдерге қатысында олардың өсуін тежейтін
немесе өсуін мүлде жоятын жоғары активтілікке ие заттар.
Иммобилизиция – (ағылшын тілінде Immobilize таңып тастау, орнықтыру,
қозғалысын шектеу, байланысқан мағыналарын білдіреді) бұл ферменттер
молекуласының қозғалысын, олардың конформациялық өзгеруін шектеу.
Биосорбент – табиғаты әр түрлі тасушыларға иммобилизденген
микроорганизм клеткалары негізіндегі клетка-тасушы жүйе.
Сорбция – қатты дененің немесе сұйықтықтың газдарды, буды және
еріген заттарды сіңіру.
Адсорбция – сорбцияның бір түрі, қатты дененің бетімен немесе
сұйықтықпен ерітіндіден немесе газдардан заттарды сіңіру.
Сорбент – иммобилиздеу үшін қолданылатын тасушылар.
Биокатализатор – клетка-тасушы жүйесінің қандайда бір биохимиялық
процестерді катализдеуі.
Биодеструктор – мұнай, мұнай өнімдері және басқа да ксенобиотиктердің
ферменттік тотығу процесі.
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ
4
1. Әдебиеттерге шолу
7
1.1 Микроорганизмдердің иммобилизденген клеткалары және олардың қолданылуы
7
1.2 Көмірсутек тотықтырушы микроорганизмдер, олардың мұнай және
мұнай өнімдерінің тотығу процесіндегі рөлі
17
1.3 Антибактериалдық препараттарға микроорганизмдердің төзімділігі
24
2. Материалдар мен зерттеу әдістері
28
2.1 Зерттеу материалдары
28
2.2 Зерттеу әдістері
29
3. Нәтижелер мен талдаулар
29
3.1 Диффузионды-дискі әдісі көмегімен көмірсутек тотықтырушы
микроорганизмдердің антибиотикке төзімділігін анықтау
30
3.2 Көмірсутек тотықтырушы микроорганизмдер клеткаларының
көміртектендірілген күріш қауызы мен сары өрік қабығы негізіндегі
сорбенттерге сорбциясы
32
3.3 Биосорбенттердің микроорганизмдердің антибиотикке сезімталдығына әсері
36
ҚОРЫТЫНДЫ
38
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
39
ТҮЙІН
45
Кіріспе
Әлемдік мұхиттардың ластануы адамзат алдында тұрған ең маңызды
мәселеге айналды. Қазіргі күні мұхит және теңіздердің көмірсутектермен және
бірінші қатарда мұнай және мұнай өнімдерімен ластануы ерекше қауіп тудырып
тұр [1].
Теңіздердің мұнаймен ластануының негізгі көзі теңіз кемелері. Теңізге
түсетін мұнайдың басым мөлшері теңіз астылық мұнай өндіргіш
қондырғыларының апатқа ұшырау нәтижесінен болады. Күрделі тоннажды
танкерлардың мұндай апаттары болашақта да болатынына күмән жоқ [2].
Теңіз суына мұнайдың түсуінің көбеюі және осының салдарынан халық
шаруашылығына тиетін зардабы нәтижесінен әлемдік мұхиттың мұнаймен
ластануымен күресу сұрақтары дүниежүзілік өзекті мәселелер қатарына енді.
БҰҰ құрамында арнайы теңіз суларының мұнаймен ластануымен күресу комитеті
бар. БҰҰ-ның мәліметтері бойынша бүкіл дүние жүзінде 1967 ж. 1850 млн. т.
мұнай өндірілген, 1970 ж. 2200 млн т., 1979 Ж.-2956 млн.т. мұнай
өндірілген. Қазақстандағы мұнай өнімінің жылдық мөлшері 40 млн.т. құрайды
[3].
Теңізде мұнаймен күресу сұрақтары халықаралық мекемелер сауалына
айналды және бірнеше мәрте дүниежүзілік және ұлттық-ғылыми теңізді
зерттеуге арналған конференцияларда қарастырылды. Бірақ қолданылған
шараларға қарамастан теңіздің мұнаймен ластануы жылдан жылға өсіп бара
жатыр және қазіргі кезде миллиондаған тонналармен тіркеледі [4].
Мұнаймен ластану мұнай өндіру мен өңдеу аймағында ғана кездесіп
қоймайды, мұндай жағдайға кез-келген аудан немесе қала ұшырауы мүмкін [5].
Мұнай және мұнай өнімдерімен ластану флора мен фаунаның, биоценоз құрамының
өзгеруін туғызады [6]. Мұнайдың улылық дәрежесі олардың химиялық құрамының
әртүрлі мөлшерімен, әсіресе ұшқыш ароматты көмірсутектердің (толуол,
ксилол, бензол және нафталин) құрамымен анықталады. Көмірсутектер
бактериалық хемотаксисті бұзып, олардың суқоймаларындағы органикалық
заттардың ыдырауын бөгейді. Ароматты көмірсутектер (фенол, толуол, шикі
мұнай) темен концентрацияда да (0,6 %) улы әсер етеді [7].
Мұнай - күрделі субстрат, мұнайды жеке штамм толық ыдырата алмайды,
өйткені қажетті барлық ферменттер жиынтығына ие болмайды. Субстраттарды
пайдалану арнайылылығы бар микроорганизмдердің аралас дақылдарын пайдалану
мұнайды толық деструкциялауға мүмкіндік береді [8].
Қазіргі кезде табиғи ортаны мұнай және мұнай өнімдерінен тазартудың
көптеген жолдары белгілі, солардың ішіндегі барынша озық әдіс болып
-микробиологиялық әдіс есептеледі. Өз кезегінде бұл әдістің алдымызда
тұрған мәселенің шешуінің екі, бір-бірінен тэуелсіз жолын ұсынады:
1. Аборигенді микрофлораның белсенділігін биогенді элементтер және
минералды-органикалық тыңайтқыштарды қосу арқылы көбейту [9].
2. Табиғи ортаға белсенділігі жоғары мұнай ыдыратқыш микроорганизмдер
штамдарын биопрепарат ретінде енгізу [10].
Белсенді мұнай тотықтырғыш биопрепараттарды мұнаймен ластанған
объектілерді өндеуде пайдалану перспективті және тиімді әдіс болып
табылады. Бұл әдісті қолданудағы негізгі зерттелетін мәселе жергілікті
микрофлора және микроорганизм деструкторларын таңдап алу болып
табылады.
Микроорганизм клеткалары негізіндегі биосорбенттер мен
биокатализаторларды әр түрлі өндіріс салаларында қолдануға болады. Оның
ішінде сусындар дайындауда, спирт және шарап мәселелердің шиеленісуіне
байланысты микроб клеткалары негізіндегі биосорбенттер түрлі улы заттарды
тазалауда, ағын суларды ауыр металл иондарынан сорбциялауға, мұнай және
мұнай өнімдерімен ластанған экологияны тазалауға қолдану өзекті мәселе
болып табылады [11].
Жасалынған жұмыстың негізгі мақсаты биосорбенттердің көмірсутек
тотықтырғыш микроорганизмдердің антибиотикке сезімталдылығын зерттеу болып
табылады.
1. Әдебиеттерге шолу
1.1 Микроорганизмдердің иммобилизденген клеткалары және олардың қолданылуы
Клеткаларды иммобилиздеу – бұл олардың каталитикалық белсенділігінің
толық немесе бөлшекті сақталынуымен ерімейтін жағдайға ауысуы. Клеткаларды
иммобилиздеу - сыртқы ортада қозғалысының жасанды шектелу жағдайын туғызу,
бұл шектеулерді тасымалдаушылар қамтамасыз етеді. Бүкіл клетка-тасымалдаушы
жүйесін иммобилизденген биокатализаторлар деп атайды [12].
Микроорганизм клеткаларының иммобилизациясы туралы алғашқы
басылымдар ХХғ. 70 жылдары жарық көрді, ал иммобилизденген клеткалардың
өндістік қолданылуы 1974ж. Жапонияда қалыптасты. Олардың көмегімен
аспарагин қышқылын алды [13].
Қазіргі кезде экологиялық биотехнологияда қоршаған ортаны ластаушы
заттардан тазалау үшін иммобилизденген микрофлораға негізделген әдістер жиі
қолданады. Иммобилизация (ағылшынша immobilize) – таңып тастау, орнықтыру,
қозғалысын шектеу, байланыстыру деген мағыналарды білдіреді [14].
Иммобилизденген микроорганизмдер көмегімен экзополисахаридтер, органикалық
қышқылдар, аминқышқылдары, антибиотиктер, стероидтар, спирттер және т.б.
құнды өнімдерді алу үшін пайдаланады. Сонымен қатар, ластанған суларды
тазалауда, ауыл шаруашылық және өндірістік қалдықтарды өңдеуде кең қолданыс
тапты [15]. Иммобилизденген ашытқылар шарап, шампан өндірісінде
қолданылады. Микроорганизм клеткаларын иммобилиздеу күрделі көпсатылы
процестерді жүзеге асыруға; клеткаларды жағымсыз факторлардан қорғану
дәрежесін көтеруге; реактордағы клеткалардың жоғары концентрациясын
қамтамасыз етуге мүмкіндік береді. Иммобилизденген микроорганизмдер
көптеген жылдар бойы қолданылып келеді. 150 астам жыл бұрын сірке қышқылын
тез алу үшін аққайың ағашының жоңқасына адсорбцияланған клеткалар
пайдаланды [16].
ХХ ғасырдың 70-жылдары биотехнологияның практикалық сұраныстарымен
айналасатын жаңа бағыт – инженерлік энзимология пайда болды. Егер
биотехнология өсімдік, жануар және микроорганизмдер клеткаларының немесе
биологиялық катализаторлар – ферменттер көмегімен белгілі бір өнімдер алуға
негізделген процестердің технологиясын құрастыру мәселелерін қарастырса,
инженерлік энзимологияның мақсаты – иммобилизденген ферменттер мен
клеткалар негізінде биокатализаторлардың жаңа түрлерін алу [17].
Иммобилизденген микроорганизмдердің иммобилизденген ферменттер мен бос
клеткалардан бірқатар артықшылықтары бар:
- реакция өнімдерін бөліп алу мен тазалау шығындарының болмауы;
- жоғары белсенділік пен тұрақтылық;
- үздіксіз және жартылай үздіксіз автоматталған процестерді жүзеге асыру
мүмкіндігі;
- клеткалар барлық тіршілікті қамтамасыз ету жүйелерін, соның ішінде
кофактор регенерациясының ферменттік сатыларын сақтап қалады. Нәтижесінде
күрделі тізбекті реакцияларды, көп сатылы процестерді жүргізуге болады
[18].
Иммобилизденген микроорганизм жүйелерін қолданудың маңызды артықшылығы –
клеткалардың гидраликалық қысымға және ластаушы заттардың жоғары
концентрациясына төзімділігі. Сонымен қатар, иммобилизация қосылыстардың
тотығуын жоғарлатады және ластанған суларды өңдеу уақытын қысқартады [19].
Ластанған суларды биологиялық тазалау жолдарын құрастыру екі жағдайды талап
етеді: біріншісі – суды ластаушы заттардан босату; екіншісі – суды
микроорганизмдер суспензиясынан босату. Иммобилизденген микрофлораны
қолдану арқылы осы екі мәселені тиімді шешуге болады. Әртүрлі су
организмдерін иммобилиздеу – ластанған суларды биологиялық тазалаудың әрі
тиімді, әрі сенімді жолы. Бос күйіндегі микроорганизмдерге қарағанда
иммобилизденген клеткалардың тағы бір маңызды артықшылығы бар – бірнеше рет
қолданғанның өзінде бактериялардың ұзақ уақыт бойы тотықтыру қасиетін
сақтап қалуы.
Микроорганизм клеткаларының иммобилизациясы биотехнологияда
перспективті бағыттардың бірі болып табылады. Иммобилизацияның әртүрлі
тәсілдерінің ішінде иммобилизацияның адсорбциялық тәсілі қарапайым
тәсілдерге жатады, басқаларынан өзінің техникалық және әдістемелік
қарапайымдылығымен, арзандығымен, биокатализаторларға жағымсыз әсерінің
жоқтығымен ерекшеленеді. Сорбция тиімділігі клеткалық бет пен сорбент
қасиеттерімен ерекшелінеді, бұнда алдыңғы рөлді микроорганизмдердің
тасушыларға қатысты арнайылығы атқарады. Адсорбент төмендегі параметрлер
жиынтығымен сипатталуы мүмкін: геометриялық пішін, гранула көлемі, бет
ауданы, саңылаулардың орташа диометрі және т.б.
Иммобилизденген микроорганизмдерді биотехнологиялық процестерде
қолданудың бірқатар артықшылықтары бар:
• иммобилизденген микроорганизмдердің сыртқы ортаның кері
факторларына (температура, қышқылдық, электролиттердің және
токсинді заттардың концентрациясы т.б.) төзімділігі артады;
• иммобилизденген микроорганизмдердің өмір сүру қабілеті және
белсенділігі жоғарлайды;
• клеткалардың сұйықтықтан жеңіл бөлініп алынады;
• клеткаларды қайталап қолдану мүмкіндігі бар;
• деструктор-микроорганизмдер қауымдастығын иммобилиздеу
ластаушы заттарды биоыдыратушылар аймағын кеңейтеді;
• ластаушы түрлердің шайылып кетуі нәтижесінде культураның
тазалығы сақталып қалады, бұл жұмысты залалсыз емес
жағдайларда жүргізуге мүмкіндік береді [20].
Табиғи жағдайларда көптеген микроорганизмдер топырақтың, су қоймалары
тұнбаларының, өсімдіктің минералды бөлшектеріне, өсімдік тамырына немесе
жер үсті мүшелеріне, жануарлардың ас-қорыту жүйесінде бекінген түрінде
тіршілік етеді, көбейеді және түрлі биохимиялық белсенділік көрсете алады.
Алайда бос клеткалармен салыстырғанда иммобилизденген
микроорганизмдердің кемшіліктері де бар:
• күрделі құрылысты биореакторлар керек;
• клеткалардың биохимиясы мен физиологиясында өзгерістер өтуі мүмкін,
оның нәтижесінде өнімділігі төмендейді;
• тасушыларды дайындау қажет [21].
Көптеген мемлекеттерде (Жапония, АҚШ, Финляндия, Нидерланды және т.б.)
иммобилизденген микроорганизм клеткалары бірқатар биотехнологиялық
өндірістерді қарқындату үшін, ластанған топырақ пен су қоймалар
биоремедиациясында, өндірістік қалдық сулардан ауыр металдарды бөліп алу
үшін және т.б. қолданылады [22].
Бірқатар жұмыстарда көптеген тасышылардың төмен құндылығына,
тасушылар және клеткалардың беттік қасиеттерін модификациялау мүмкіндігіне,
клеткаларға тасушылардың токсинді әсері жоқтығы, микроорганизмдердің
клеткаларының сорбциялық иммобилизациялану тәсілдерінің әр жақтылығы және
қарапайымдылығына көңіл аударылған. Осы тұрғыдан қарағанда, әр түрлі
шаруашылықты өнеркәсіптік дақылдары, оның ішінде жемісті дақылдардың
сүйектері және жемістердің қалдықтары негізіндегі сорбенттерге көп назар
аударылады [23].
Әр түрлі органикалық шикізаттардан: антроцит, троф, олардың өңделген
өнімдерінен, кокос қабағы және жеміс дақылдарынан алынған активті көмір
негізіндегі өнеркәсіптік адсорбент белгілі. Активті көмір негізіндегі
адсорбенттер әр түрлі процестерде зиянды қосылыстардан тазартуда, газ және
сұйық орталардан құнды заттар рекуперациясында кеңінен қолданылып келеді.
Сондай-ақ активті көмір медицинада, қан тазалауда және физиологиялық
сұйықтықтан жеке компоненттерді бөліп алуда қолданылады.
Өсімдік шикізаты негізіндегі активті көмір арзан, жоғары
кеуектілігі мен беріктігі арқылы ерекшеленетін сорбент болып табылады.
Сондықтан өсімдік шикізаты негізіндегі сорбенттерді зерттеудің маңызы зор
[24].
Қазіргі кезде механикалық беріктілігі, саңылаулығымен ерекшеленетін
жаңа көміртекті материалдар алудың түрлі әдістері жасалуда. Әр түрлі қатты
сорбенттердің бетінде көмірсутек пиролизі процессі кезінде каталитикалық
көміртек түзілуі жаңа сорбентті қарауға мүмкіндік береді. Нұсқаларды
көміртектендіру беттің меншікті сыйымдылығын және саңылаулығын жоғарылатуға
әкеледі. Бұл биотехнологияның процестері үшін қажет биокатализаторларды
таңдауға жол ашады, сондай-ақ адсорбциялық иммобилизация кезінде
биологиялық обьектілердің қабілетінің заңдылықтарын зерттеуге мүмкіндік
береді.
Осыған байланысты тасушылардың сорбциялық сыйымдылығын ұлғайту,
клетка-тасушы байланысының беріктілігін жоғарылату мақсатында клеткаларға
улы емес және арзан, шығу тегі табиғи сорбенттерді алуда көп көңіл бөлінеді
[25].
Микроорганизм клеткалары негізіндегі биосорбенттер мен
биокатализаторларды әр түрлі өндіріс салаларында қолдануға болады. Оның
ішінде сусындар дайындауда, спирт және шарап мәселелердің шиеленісуіне
байланысты микроб клеткалары негізіндегі биосорбенттер түрлі улы заттарды
тазалауда, ағын суларды ауыр металл иондарынан сорбциялауға қолдану өзекті
мәселе болып табылады.
Микроорганизмдердің көп түрі адамзатқа белгілі болғанымен,
өндірісте тек бірнеше түрдің мыңға жуық штаммы ғана қолданылады. Оның
себебі, өндірісте қолданылатын штамдар бірнеше қатаң талаптарға сай болуы
керек: арзан субстраттарда өсуі қажет, жоғары жылдамдықпен өсуі керек
немесе аз уақытта өнім шығымы көп болуы керек, қажетті өнімді алу үшін
синтетикалық белсенділігі жоғары болуы керек қосымша өнім түзілуі төмен
болуы қажет, өнім шығаруға жұмсалған шығын ақталуы үшін қажет өнімнің
концентрациясы максималды жоғары болуы керек, фагқа және әр түрлі
инфекцияға тұрақты болуы керек, адамдар мен қоршаған ортаға зиянсыз болуы
керек [26].
Микроорганизмдерді биотехнологиялық процестермен жетілдіру
экономикалық және экологиялық жағынан тиімді болуы үшін жасалынады.
Кез-келген әдіспен микроорганизмдерді жақсару экономикалық және
экологиялық жағынан тиімді биотехнологиялық процестерді жүзеге асыруға
мүмкіндік береді. Дәстүрлі микробиологиялық өндірісте бос микроорганизм
клеткасын бос өсіруді иммобилизденген микроб ретіндегі биокатализаторларға
ауыстыру да биотехнологияны сапалы, жоғары деңгейге көтереді. Айта кетер
жәйт, иммобилизденген клеткаларды қолданғандағы артықшылықтардың себебі,
иммобилиздеу микроорганизмдердің қасиеттерін өзгертпейді, мұнда
биотехнологиялық процестердің жалпы өткізілу жағдайлары өзгереді [27].
Кез-келген микробиологиялық өндірістің қажет өнімінің құны
клеткалардың өсу процесінде қолданылатын шикізатқа кеткен шығындармен
анықталады. Микроорганизм дақылдарының өсу процесінде микробиологиялық
синтез немесе трансформация нәтижесінде өнім алып, сонымен қатар
клеткалардың өсуінің жоғары жылдамдығын қамтамасыз ету үшін өсіру ортасын
барлық қоректік компоненттері бойынша жасау керек (әсіресе өндірісте
мутантты микробтарды қолданғанда).
Микроорганизмдердің сорбциясына бірқатар факторлар әсер етеді: 1)
сорбцияланатын микроорганизмдердің физиолого-биохимиялық ерекшеліктері; 2)
сорбенттің табиғаты мен қасиеті; 3) сыртқы орта жағдайларының физико-
химиялық қасиеттері. Сорбцияның көлемі адсорбенттің бетіне байланысты.
Клеткалардың мөлшері мен формасы бекінуге ешқандай әсер етпейді.
Микроорганизмдердің сорбциясына әсер ететін маңызды фактордың бірі –
сорбенттің табиғаты [28].
Иммобилизденген жағдайдағы тірі клеткалардың физиолого-биохимиялық
ерекшеліктерін сипаттауға мүмкіндік беретін біраз эксперименттік нәтижелер
жинақталды. Өткізу әдісіне және жағдайларына байланысты иммобилизация
клеткаға әр түрлі әсер етеді, өзгерістерге морфологиясы да, физиологиясы да
ұшырайды. Кейде иммобилизация клеткалар лизисін тудырады, кейбір
жағдайларда микроорганизмдер бірнеше тәулік бойы белсенділіктерін
жоғалтпайды.
Иммобилизация ферменттік белсенділікке, көбею жылдамдығына, биохимиялық
процестердің қарқындылығына әсер етеді. Иммобилизация микроорганизмдердің
де, сорбенттердің қасиеттерін жақсартуы мүмкін [29]. Полиакриламид геліне
иммобилизденген кейін клеткалардың өміршеңдігі және трансформация мен
биосинтез процестерінде ұзақ сақталынуы клеткалардың бастапқы күйлерімен
және иммобилизация әдісімен анықталады. Сонымен қатар, полиакриламид геліне
интактты клеткаларды енгізгенде дақылдың осындай ерекше әсерге жауабы
полимеризация жағдайларына тәуелді. E. colі, Str. faecalis, Myc. globiforme
интактты клеткалары иммобилизациядан кейін бірнеше тәулік бойы өмір сүру
қабілетінен айырылмайды, адсорбцияда фазалар айырылу бетінде жағдайлар
ерекшелігі, тасушы мен клетканың түрі негізгі рөлді атқарады. Клеткалар
иммобилизациясының оңды әсері – микроорганизмдер түзетін улы заттарды
байланыстыру арқылы адсорбенттер клеткаларды зиянды әсерлерден қорғайды
[30].
Көміртекті сорбенттерді клеткалармен модифицирлеу (клеткалармен
иммобилиздеу) активті орталықтарының молекулалы синтезінің жоғары
технологияларына негізделеді, бұл олардың белсенділіктері мен
таңдамалықтарын жоғарлатады. Микросаңылаулы сорбенттердің бетіне
микроорганизмдерді иммобилиздеу қалдық суларды тазалау процесін, пириттің
және күкіртті органикалық қосылыстардың H2SO4 дейін тотығуын қарқындатады.
Сорбенттер медицинада, мысалы физиологиялық сұйықтықтардан жеке
компоненттерін бөліп алу үшін және қанды тазалауда кеңінен пайдаланылады
[31]. Көміртекті тасушылар ерекше қасиеттеріне байланысты кең қолданыс
аясына ие. Олар бактериялық ластаушылары бар суларды тазалауда фильтрлер
ретінде, сондай-ақ биологиялық активті заттар мен бактериялық клеткалардың
тасушылары ретінде биотехнологиялық процестерде қолданылады . Жұмыста [32]
E. coli, Bacillus sp. и Rhodococcus sp. бактериялар клеткаларына байланысты
көміртекті-минералды тасушылардың, соның ішінде әр түрлі технологиялар
арқылы алынған көміртекті материалдардың оптималды адсорбциялық қасиеттері
көрсетілді. Мысалы макроқұрылымды торшалы көміртектегі Bacillus sp.
адсорбция көлемі 1 г сорбентке 500 мг құрғақ клеткаларды құрады. Көміртекті-
минералды тасушыларға клеткалардың адсорбциясы төмендірек болады, бірақ
берілген тасушылар минералды матрицаларына байланысты көміртекті
материалдармен салыстырғанда механикалық мықтылығы жоғары.
Бірқатар жұмыстарда микроорганизмдер иммобилизденген соң, клетканың
сыртқы қабаты мен мембранасының өткізгіштігі өзгереді. Авторлар бойынша
субстраттарға клетка өткізгіштігінің артуы иммобилизденген
микроорганизмдердің белсенділігіне әсер етеді.
Ксенобиотиктердің тотығу жылдамдығы ластанған сулардың құрамына,
қолданылатын микроорганизмдеріне және тасушының материалына тәуелді.
Мысалы, асбестті талшыққа бекінген Aureobasidium pullulans клеткаларының
фенолды сағатына 50 мгл, ал активті көмірге адсорбцияланған Pseudomonas
putida P8 штамы сағатына 360 мгл мөлшерде ыдыратады. Сондай-ақ, саңылаулы
шыныға иммобилизденген Cryptococcus elinovii аралас дақылы сағатына 270
мгл фенолды деградациялады.
Микроорганизмдерді иммобилиздеу үшін қолданылатын тасушылар (сорбенттер)
аймағы кең. Тасушы материал ретінде құм, керамзит, күл, көмір, графит және
оның өзгертілген түрлері, диатомды жер, шыны шарлар, шыны материалдар, шыны
талшықтар, базальтты талшық, металды торлар, Рашиг сақиналары т.б., яғни
жүктеу бетінің ауданын жоғарлатуды қамтамасыз ететін тасушылар пайдаланады.
Сонымен қатар, өңделетін судың тығыздығынан жоғары немесе төмен тығыздығы
бар материалдар (пенополиуретан, көпірген пластмасса, саңылаулы шынылар,
кокс және т.б.) қолданылады. Әр түрлі табиғи және синтетикалық
материалдардан (нейлон, полиэфир, поливинилхлорид, капрон, пенополиуретан
талшықтар) жасалған торлы құрылымды, жалпақ түрдегі тасушылар белгілі.
Сондай-ақ, клеткаларды полимерлерге енгізу арқылы жүргізілетін
иммобилизациясы үшін агар, каррагинан, альгинат, пенополиуретан,
полиакриламид, целлюлоза гельдері пайдаланады. Анаэробты бактерияларға
арналған тасушылар ретінде кокс, тасты көмір, керамика сияқты саңылаулы
материалдар қолданылады [33].
Қазіргі кезде өндірісте көміртекті сорбенттер газдардан да,
ерітінділерден де түрлі заттарды сіңіру қабілеттеріне байланысты кең
қолданылуда. Көміртекті тасушылар ағаштан, әр түрлі көмірлерден, кокос,
грек жаңғағының қабығынан және жеміс дәнектерінен жасалады. Бірнеше жылдар
бойы көміртекті сорбенттер Қазақстанға шет елдерден әкелінді. Алайда
көміртекті материалдар бағасының артуына байланысты арзан шикізат көздері
іздестірілуде. Ондай шикізат ретінде ауыл шаруашылық қалдықтары, мысалы
сары өрік дәнектері болуы мүмкін [34].
Сорбенттер сияқты саңылаулы көміртекті материалдар жүздеген жылдар бойы
қолданылып келеді. XVІІI ғасырда ағаш көмірінің әр түрлі сұйықтықтарды
тазарту және кейбір газдарды сіңіру қасиеттері ашылды. Алайда ХХ ғасырдың
басына дейін көміртекті тасушылар, әсіресе ағаш пен сүйектің активтелген
көмірлері негізінен тамақ өндірісінің және шарап жасаудың соңғы өнімдерін
тазарту үшін пайдаланылды. Қоршаған ортаны қорғау мақсатында (қалдықтарды,
газды ластаушылардан, ластанған топырақтарды тазалау) көміртекті
сорбенттерді ірі масштабта қолдану саңылаулы көміртекті материалдарды
органикалық шикізаттың арзан түрлерінен: қатты отындардың қазбалары,
өсімдік биомассасы, пластмасса қалдықтарынан алу өндірісін кеңейтуді талап
етеді. Саңылаулы көміртекті материалдардың қатты және газ тәрізді
органикалық шикізаттың пиролизінде және көміртекті материалдардың
активациясында түзілу механизмі туралы теориялық түсініктер негізінде қажет
қасиеттер жиынтығы бар көміртекті наносорбенттерді алудың тиімді әдістері
құрастырылады.
Орман жаңғағының қабығынан және жемістердің дәнектерінен де мықты
активті көмірлер алуға болады. 10%-ды күкірт қышқылымен және сумен өңделген
дәнектерден 830°С карбонизациядан кейін ішкі жалпы беті шамамен 500 м2г
өнімді алады, өнімнің беті активтендірудің нәтижесінде 1500 м2г дейін
жетуі мүмкін. Осындай көмірлердің құрамында 3-5% оттегі болады [35].
Қазбалы отын және оның өнімдері, әсіресе активті көмірлер бағаларының
үздіксіз өсуі, сонымен қатар экологиялық мәселелердің кең етек алуы
эффективті сорбциялық материалдар алу үшін қажет субстраттарды іздеу
шараларын белсендіреді.
Дәстүрлі емес шикізаттардың бір түрі әзірше өндірісте кең қолданыс
таппаған, өндіріс қалдықтары әр түрлі жемісті ағаштардың дәнектері (сары
өрік, шабдалы, көк өрік, жүзім, шие дәнектері), дәнді дақылдардың қауыздары
және жаңғақтардың қабықтары болуы мүмкін. Мысалы, Еуропада мықты активті
көмірлерді кокос қабығынан, орман жаңғағынан және Жерорта елдеріндегі
зәйтүн майы өндірісінің қалдықтары болып табылатын зәйтүн дәнектерінен
алады [36].
Жеміс дәнектері мен әр түрлі жаңғақтардың қабықтары негізіндегі
көміртекті адсорбенттерге деген практикалық қызушылық, олардың активті
көмірлер алу үшін қолданылатын дәстүрлі материалдармен салыстырғанда
арзандығына байланысты. Алайда дәнекті шикізаттан алынатын активті
көмірлердің құрылымдық-сорбциялық қасиеттерін жақсарту және дайын
өнімнің шығуын жоғарлату өзекті мәселеге айналуда. Активті көмірлер
ретсіз орналасқан графиттің микрокристалдарынан тұрады. Бұл кристалдар
көміртекті шикізатты қыздырғанда, көміртегі атомдарының орналасуының
нәтижесінде пайда болады. Активті көмірлердің негізі – көміртегі – 96%-
ға дейін жетеді. Активті көмірдің массасына шаққанда аумағы үлкен (580-
1400м3г) болады және саңылаулы құрылымды болып келеді. Сонымен қатар,
жоғары химиялық және биологиялық тұрақтылығы, механикалық берік,
технологиялық жағдайда қолдануда ыңғайлы формалары болады. Көмірдің
осындай сипаттамалары оны көптеген қоспалардан қоршаған ортаны тазалау
мүмкіндігін жоғарлатады. Активті көмірлер мұнай өндіруші, шарап пен май
өндіру және өндірістің т.б. салаларында, сонымен қатар медицинада
қолданылады [37].
Өспей тұрған түрде қандайда бір өнімнің биосинтезі немесе
трансформациясын атқара алатын иммобилизденген клеткаларды қолдану кезінде
процесті екі кезеңге бөлуге болады. Микроорганизмдерді өсуін тежейтін арзан
субстратта емес, толық құнды қоректік ортада қолайлы жағдайларда өсіруге
болады. Мұндай өсіру бағасы соңғы қажет өнімнің бағасына айтарлықтай әсер
етпейді, себебі бұл клеткалар негізіндегі ұзақ мерзімдібиокатализатор
дайындауға болады. Екінші кезеңде – қажет өнім өндірісінде – арзан
субстратты қолдануға болады [38].
Микроорганизмдердің иммобилизденген клеткаларын қолдану
биотехнологияда жаңа мүмкіндікті ашады. Алайда бос өсірілетін клеткаларды
иммобилизденген клеткаларға ауыстыру кезінде туатын қиындықтарды да айта
кету керек. Ең алдымен, бұл биотехнологиялық өндірісте қолданылатын шикізат
консистенциясы. Бұл жағдайда мысал ретінде қалыпты емес картоп пен дәннен
этил спиртін алу процесін келтіруге болады.
Мұндай шикізат құрамына көп мөлшерде қатты заттары бар қою
гомогенсіз зат болып табылады. Ашыту ыдысына шикізат, ашытқы клеткалары мен
глюкоамилазаны енгізеді. Этил спирті ашытқы клеткаларының өсу процесінде
жинақталады, ашытқы клеткаларының глюкоамилазаның шикізатқа әсерінен
түзілетін глюкозаны ашытады. Иммобилизденген клеткалармен осындай өндірісті
құру мүмкін емес, себебі, біріншіден, реакторға қою қоректік ортаны
үздіксіз беріп тұруды жүзеге асыру мүмкін емес, екіншіден, ашытқыларды
иммобилиздеудің қолайлы әдісі мен тасымалдаушыны таңдау қиынға түседі.
Енгізілген клеткалары бар гельді матрицалардың саңлаулары мен каналдарына
қатты қоспаның бөлшектері тұрып қалуы мүмкін. Ең алдымен, крахмалдың
қанттану процесін немесе процестің толық жүргізілуін өзгертіп алып, одан
кейін ғана бос клеткаларды иммобилизденген клеткаларға ауыстыру керек болуы
мүмкін.
Бірақ мұндай рентабелді және экологиялық таза өндірісті түптік
өзгерту сенімді түрде негізделген болуы керек [39].
Иммобилизденген биокатализиторларды пайдалану кезінде айтарлықтай
мәселені салмақ ауыстыру туғызады. Иммобилизденген клеткалары бар
реакторларда бос клеткаларды дақылдау үшін газдар барботациясын немесе
қоректік ортаны қарқынды араластыру әдістерін қолдануға болмайды.
Сондықтан, иммобилизденген клеткалар негізіндегі биокатализаторларды қандай
да бір әдіспен алу алдында, және оны ары қарай пайдалану үшін, оны сынақтан
өткізу мақсатында аппараттық безендіру ойлап табу керек. Кері жағдайда
дайындалған препараттардың сипаттамаларын бағалау қиынға соғады.
Имммобилиздеудің қандайда бір нақты әдісін пайдалану, егерде әдіс
жұмыстарда дәстүрлі түрде пайдаланылатын микроорганизмдер үшін жасалған
болса, микробтық клеткалардың бір түрінің әр түрлі штамдары өте өзгергіш
екендігін ұмытпау керек. Мысалы, бос клеткалардың нақты штамдарының
температурасы мен рН-оптимумын тексеру қажет.
Жалпы және иммобилизденген клеткаларды пайдалануға негізделген
тиімді биотехнологиялық процестерді жасау үшін, мына екі жағдай қажет:
нақты мәліметтерге негізделген гипотезаларды құру, оларды растау немесе жою
үшін сәйкес жағдайларда қатаң тексеру және қажет ортада микроорганизмдердің
әрекеттері бағынатын заңдар мен теорияларды құру.
Әр түрлі органикалық қалдықтардың, әр түрлі өнеркәсіп салаларының,
ауыл шаруашылықтың, адамның тұрмысының сұйық ағындарының кәдеге жарату
(утилизациясы) ең өзекті, басты проблемалардың бірі, оны шешуде
биотехнологиялық әдістердің маңызы зор. Суды тазалауда пестицидтердің, БАЗ,
ксенобиотиктердің микроорганизм-деструкторлары негізгі маңызды рөлді
атқарады. Ағын суларды микробиологиялық өңдеу альтернативті
энергоресурстарын және шикізатты алуға мүмкіндік туғызады, себебі өңдеудің
өнімі көп жағдайда биогаз болып табылады. Кейбір биотехнологиялық тазарту
процестерінің масштабы үлкен: сыйымдылығы 4000-5000м³ және одан да
биореакторлар бар [40].
Техникалық микробиологияның және биотехнологияның көз қарасы
бойынша суды биологиялық тазалау ерекше процесс болып табылады. Оның
ерекшелігі өңделу барысында судың өте көп мөлшері кетуінде.
Биофильтрлерде ағынды сулардың тазару тереңдігі мен жылдамдығы
аэротанктерге қарағанда жоғары болып келеді, алайда тазаланатын сулардағы
органиканың мөлшері 500мгл аспауы керек, сонымен қатар, ағынды сулар
биофильтрлер алдында ашылған бөлшектерден тазалануы керек, себебі
биофильтрлер тез бітеліп, лайлану жүреді. Биофильтрлерді жергілікті
ағындарды тазалауда қолданған жөн.
Кейбір жағдайларда белгілі бір ластанудан тұратын ағын суларды
аэробты тазалау мәселесі туады, бұл жағдайда белгілі микроорганизм-
деструкторлардың белсенділігі жоғары таза дақылдары қолданылады.
Иммобилизденген клеткалармен биологиялық тазалау уақыты бірнеше сағатты
құрайды. Ағын сулардағы органикалық заттардың мөлшері 10-1000 есе азаяды
[41].
Тазалаудың анаэробты әдістері әдетте құрамында органикалық
заттардың мөлшері көп жоғары концентрлі ағын сулар мен тұнбаларды өңдеуде
қолданылады. Ашу процесі метантенкте жүзеге асады. Органикалық заттардың
анаэробты ауысуы бактериалды микрофлораның әсерімен, төрт тізбекті кезең
арқылы жүреді: биополимерлі молекулалардың жай молекулаларға мысалы,
мономерлер, амин қышқылдар, көмірсутектерге гидролиздену фазасы,
мономерлердің төменгі қышқылдарға және спирттерге, аммиакқа, күкіртсутекке
дейін ферментация фазасы, ацетогенді фаза, метаногенді фаза, мұнда
ыдыраудың соңғы өнімі – метан түзіледі. Метаннан басқа СО2 де түзіледі.
Микроорганизмдердің метаногенді консорциумы әсерінің нәтижесінде
қалдықтарда немесе ағын суларда органикалық ластаушылардың концентрациясы
күрт төмендеуі жүріп, биогаз түзіледі, ол микробтық биомассаның синтезі
үшін энергия және субстрат ретінде қолданылады. Органикалық қалдықтарды
ашытуда метаногенезді белсенді қолдану қазіргі кездегі экологиялық және
энергетикалық мәселелерді бірге шешудің тиімді жолы болып табылады [42].
Иммобилизденген клеткалары бар метантенктердің жұмысының тиімділігі
бос клеткаларға қарағанда 2,5-3 есе жоғары болып келеді, алайда
иммобилизденген клеткалармен жүретін процестердің кемшілігі, олар еритін
органикалық заттарды өңдеуге бейімделген. Осы тұрғыдан қарағанда
иммобилизденген биомассасы бар метантенктер тағам өнеркәсібінің, мысалы,
сүт өңдейтін, спирт зауыттары, целлюлозды-қағаз өндірістердің ағын суларын
өңдеуге өте қолайлы болып келеді.
Келесі маңызды міндет – мұнаймен ластанған орталардағы
көмірсутектердің және олардың туындыларының биодеградация процестері болып
саналады. Мұнай өндірісінің ағын суларын әдетте физикалық әдіспен немесе
коагулянттармен тазаланғаннан кейін биологиялық әдіспен тазартады. Мұнайдың
ең көп төгінділері теңізде жүреді.
Маңызды экологиялық мәселелердің қатарына суды металдардан (кадмий,
қорғасын, мыс, уран, плутоний, тритий) тазарту мәселесі жатады. Бұл
мәселені шешудің биотехнологиялық принципі металдарды аккумуляциялайтын
микроорганизмдердің және микробалдырлардың иммобилизденген клеткаларын
қолданудан тұрады. Ағын суларды металдардан тазалаудың өндірістік
қондырғылары АҚШ пен Венгрияда қолдануда. Оларды қолданудың экономикалық
тиімділігі өте жоғары: ағын суларды тритийден тазалау барысында альгинат
немесе каррагинан гельдеріне иммобилизденген клеткалардың 10гр қолдану 1гр
платиналық катализатордың әсеріне эквивалентті болып келеді.
Кейбір микроорганизмдер техногенді жағдайларда қарапайым түрде,
сонымен қатар и ионы түрінде кездесетін алтынның аккумуляциясына қабілетті
болып келеді.Адсорбцияланған алтын кей жағдайда клетка қабықшасының
маннанымен байланысады.
Техникалық микробиология мен биотехнология бойынша судың
биологиялық тазалануы (соның ішінде микроорганизмдердің иммобилизденген
клеткалары көмегімен) ерекше процесс болып саналады. Оның ерекшелігі,
өңдеуге судың көп мөлшері ұшырайды [43].
1.2 Көмірсутек тотықтырушы микроорганизмдер, олардың мұнай және мұнай
өнімдерінің тотығу процесіндегі рөлі
Топырақтың, ағын сулардың мұнаймен ластануынан тазартудың
перспективті биотехнологиялық әдістеріне микробты биопрепараттарды
пайдалану жатады, бұл препараттарға көмірсутектерді тотықтырушы
микроорганизмдер кіреді.
Мұнайдың көмірсутектерін сіңіру қабілетіне микроорганизмдердің әртүрлі
жүйелік топтары жатады. Қазір 100-ден көп туыс бактериялар, ашытқылар және
мицелийлі саңырауқүлақтар белгілі, олар мұнайдың көмірсутегін сіңіре алады.
Белсенді мұнай және мұнай өнімдерінің деструкторлары бактериялар арасында
кездескен, олардың ішінде Pseudomonas, Alcaligtnes, Flavobacterium,
Acinetobacterium, Bacillus, Arthrobacter, Rhodococcus, Micrococcus,туысьтыц
өкілдері кездескен.
Әртүрлі мәліметтер бойынша түрлердің көбісін Pseudomonas туысына
жатқызған [44].
Миронов, Жер орта теңізінен парафинді ыдырататын бөлініп алынған
бактерияларды Pseudomonas туысына жатқызды. Оның ішінде қатаң галофильдер
кездеседі.
Мұнай қалдықтарының биохимиялық тотығу көрсеткіштері пристанның
гептадеканға қатынасы, фиктанның октадеканға немесе пристан мен фитанның
санының гепта және октадекан алмасуына қатынасы болады. Тотыққан мұнай
қалдықтарында көрсетілген қатынастар тез өсті, бұл биологиялық анализбен
дәлелденген мәлімет бойынша теңіз микроорганизмдерінің белсенді қызметін
көрсетеді.
Көмірсутек тотықтырғыш микроорганизмдердің әртүрлі таксономиялық
топтарының ішіндегі кездесетін туыстың өкілдері Rhodococcus және
Mycobacterium. Мысалы, жақсы деструктивті белсенділігі бар культура
белгілеріне таксономиялық анализ жасау негізінде Тенгиз топырақтан бөлініп
алынған көмірсутек тотықтырғыш микроорганизмдердің систематикалық
орналасуын анықтау, олардың әртүрлі уытты топтарға жататынын көрсетті.
Олардың 10 штамы Bacillus туысына, 8-і Pseudomonas туысына, 1 культура
Rhodococcus және Mycobacterium туысына жатқызылды [45].
Әдеттегідей бұл туыс өкілдері қоршаған ортаның әртүрлі жағдайларына
төзімді және өзінің биодеградациялаушы қасиетін тұрақты сақтай алады.
Жағалау аймағында көп мөлшерде мұнай түбегейлі тұнба ретінде жиналып,
бактериалды ценоздарда белгілі бір ауытқу тудырған. Топырақтарда көмірсутек
тотықтырушы бактериялар көбінесе беткі қабаттарда байқалған. Олардың саны 1
г-да 100-ден 100000-ға дейін кездесуі мүмкін және тереңдеген сайын саны
азайған. Торри Каньон танкерінің апаты салдарынан ластанған
топырақтарда басқа аэробтарға қарағанда бактериялар саны 3 есе көп болған
[46].
Қара теңіз топырағынан 55 микроорганизмдер культурасы бөлініп алынған,
мұнайдың көмірсутектерінде өсе алған, олар Pseudomonas, Bacterium,
Pseudobacterium, Vibrio, Chromobacterium туыстарына жатқызылған. Мұнай және
мұнай өнімдерінде өсе беретін микроорганизмдер культураларының саны, өсу
жылдамдығы олардың мекен ету ортасына байланысты. Мұнай өнімдерімен әрқашан
ластанып тұратын ауданның пробасынан көп мөлшерде культуралар алынды.
Теңіз суында және түпкі қалдықтарында мұнай көмірсутектерін энергиямен
көміртектің жалғыз көзі ретінде утилиздеу кабылеті бар микроорганизмдер,
мұнай және мұнай өнімдерінің тотығуына әкеліп соғады
[47].
Санта-Барбара және Калифорния кендерінің шикі мұнайдың микроб
деградациясының реттілігін анықтау үшін көмірсутек тотыктырғыш
микроорганизмдердің аралас культурасы пайдаланылды. Биодеградация барлық
компоненттерде бір мезгілде басталады, бірақ әртүрлі жылдамдықтармен
жүрген. Калифорнияның солтүстік жағалауынан жиналған табиғи желденген
мұнайдың хроматограммалары лабораторияларда микроптар ыдырауға шалдыққан
мұнай үлгілерінің хроматограммаларына өте жақын, сәйкес келген.
Көмірсутек тотықтырушы бактериялардың көбі қалыпты парафиндерді жеңіл
утилиздейді, олардың мұнайдағы санын басқа қоспаның ыдырау уақыты анықтай
алады-изопарафиндер, циклопарафиндер және тіпті ароматикалық заттар.
Әринедалыпты парафиндер ішінде біріншіден ең жеңіл қоспалар тотығады.
Циклопарафиннің тотығуы, парафиндік тізбектің болуына байланысты болуы
мүмкін. Проценттік қатынаста гептилциклогександы тотықтыратын бактериялар
штамдарының сан мөлшері, бициклогексан мен декаменді тотықтыратын штамдар
санынан көп. Алайда циклопарафиндер бактериялды ыдырауға төзімдірек қалыпты
парафинге қарағанда, бірақ парафиннің бүйірлік ұзын тізбегінің болуы оның
тотығуына ат салысады. Бұл шикі мұнайдағы циклопарафин деградациясының
ұзақтылығы бүйірлік тізбегінің болуына тәуелді және қалыпты парафиннің
салыстырмалы көп болуына тәуелді екенін көрсетеді [48].
Атлантида мұхитының мұнайымен ластанған жағалауынан 30 штамм көмірсутек
тотықтырушы микроорганизмдер бөлінігі алынған, ал толық зерттеуге
Flavobacterium sp. және Brevibacterium sp. алынған. Бақылаулар нәтижесінде
н-парафиндер 2 организм үшін де керемет субстрат болды, бірақ
Flavobacterium минерилизацияға қабілеттілігі өте жылдам. Пристан тек
Brevibacterium -ды утилиздейді. Декалин мен тетрагидронафталинде
бактериялар өспеген. Ациклді және ароматты қоспалардың утилизациясы
жеткілікті ұзын бүйірлік тізбек бар кезде өткен. Басқа бөлініп алынған
бактериялар ароматты заттарды утилиздеді, мысалы, нафтамин, метилнафтамин,
бірақ қарапайым ациклді заттар қолданылмайды, мысалы, циклогексан немесе
деламин сияқты [49].
Акваторийдің әртүрлі аймақтарынан бөлініп алынған бактериялар
ароматикалық және қаныққан көмірсутектер қоспаларды ыдырату қабілеттері
әртүрлі болып келеді. Теңіз суында мұнай өнімдері деградациясының пайда
болуына және олардың тотығуына, липолитикалық бактериялар әсер етуі
мүмкін. Көмірсутек тотықтырушы микроорганизмдер липидті фракциялар және
басқа қоспаларды ыдыратуда белсенді қатысады.
Сондықтан бүл культуралар әртүрлі экожүйелерді тазалауда қолайлы
биопрепарат ретінде пайдаланылады [50]. Мысалы, мұнай және мұнай
өнімдерімен ластанған аймақтарды тазалауға, бактериалды штамм
Mycobacterium flavescens ЕХ-91, Pseudomonas putida-9, Acintrobacter sp. НБ-
112,24-ф БТ негізінде жасалған Экойл препаратын пайдалануды ұсынған.
Бұл препарат ПО Нижневолскнефть мұнаймен ластанған суқойманы тазалау
жағдайында жақсы нәтижелер көрсетті. Суқойма 6 Ч 106 клсм2
концентрациядағы Экойл препаратымен өңделді. Екі айдан соң суқойма
ластығы 0,06% көрсетті.
Rhodococcus rubber 1418 және Rhodococcus erythropolis 1715 штамдарының
бірлестігі мұнай мен оның ауыр фракцияларын жалғыз көмірсутек және энергия
көзі ретінде пайдалануға қабілеттілігін көрсетті. 5% мұнай бар сұйық
ортада осы аталған штамдар екі апта ішінде 26°С температурада мұнайды 62 %-
ға дейін ыдыратуға қабілетті.
Мұнайдың бактериялармен тотығу процесіне әртүрлі факторлар әсер етеді.
Мұнайдың бактериялармен тотығу процесінде маңызды роль температура
атқарады. Ең жақсы дамитын теңіз суынан бөлініп алынған 20-30°С
температурадағы микроорганизмдер, сонда да көмірсутектің 0°С-60°С-де тотығу
жағдайлары белгіленген. Белгіленген интервалды көмірсутек утилизациясын
температурасы эр 10°С- ге күшейту 3 есе көтеріледі. Әрі қарай зерттеу
нәтижесінде минералды тұздар ортасында 30 мл көлемінде 10 апта 1°С, 4°С,
8°С -ге сэйкесінше 37,8 - 43,5; 54,6%-ке психрофильді бактериялар ішкі
мұнайды ыдыратады. Бірақ мұнайдың басқа түрлері 10 апта уақытта толық
тотықпады, орталық лайлануы және мұнайдың эмульгирленуі байқалады.
Мұнаймен ластанудың беткейі арқылы газ алмасуға әсер етуі туралы
қарама-қарсы мәліметтер бар. Дизельді жанармай 0,002 мм қалыңдыкпен газ
алмасуға көзге көрінерліктей әсер етпеген, 0,03мм қалыңдықты май оттегімен
қамтамасыз етілуін 85%-ға баяулатып, ал 1-4 мм мұнай газ алмасуды тіпті
баяулатпаған. Мұнайлы пленка қабатының ыдырауына температура, ауа,
оттегінің теңіз суында еруі әсер еткен. 30°С-да газ алмасу жылдамдығы, 20°
С-ге қарағанда 1,22 рет тез жүрген. Мұнай көмірсутегінің тотығу дәрежесі
мен жылдамдығына бактерияларды қосу әсер етеді. Табиғи микрофлораға мұнай
өнімдерінің микробты тотығуын реттеу үшін Ps. aeroginoza
культурасы қосылған. Биодеградация жылдамдығы үш есеге көбейген.
Ашытқылар мен саңырауқулақтар да көмірсутектерді пайдалана алады.
Ашытқылар органикалық заттарға бай теңіз суларында кездеседі. Көмірсутек
тотықтырғыш ашытқылар құрамында мұнай бар тоған суларында да
Кездеседі [51].
Теңіз суында шикі мұнайды тотықтандыратын қабілеті бар және көптеген
көмірсутек тотықтыратын бактериялар кездеседі. Көпшілігі теңіздің бай
культурасынан бөлініп алынған, Proactinomyces, Hetinomyces туысына
жатқызылған. Сонымен қатар Actinomyces түрлері терригенді ластануы мүмкін
аймақтардан алыс жерлерде өте сирек кездеседі [52].
Г.П. Славлина қара теңізден бөлініп алынған микромицеттердің әртүрлі
мұнай мен мұнай өнімдерінде өсу қабілеттіліктерін зерттеген [53].
Clodosporium elegans және P. Zonatum өсу барысында 85-92% парфинді фракция
және 30-65% шикі мұнайдың асфольтенді компоненттері утилизацияланған.
Cladosporium resinae гомологиялық спирт, альдегид және қышқылдарға дейін
тотығатын, аралығы бар ұзын тізбекті алканда жақсы дамиды.
Ашытқылардың ароматикалық көмірсутектерді және тармақталған тізбек
көмірсутектерін утилиздеу қабілетін зерттеуде, кристал утилизациясы Candida
lypolitica-ға мінезді, ал кейбір Candida lypolitica және Candida maltoza
культуралары, сонымен қатар ароматикалық көмірсутектерді және құрамында
қалыпты алкандары бар көмірсутектерін пайдаланатын қабілеті бар. Кейбір
көмірсутектер, әсіресе, тез ұшып кететін түрлері ашытқы организміне тежеуші
әсер етеді [54].
Ашытқыларды мұнайы бар аквариумға қосу бірте-бірте, бірақ баяу мұнайдың
эмульгирленуіне әкеледі. Эмульгирленген мұнай тамшылары ашытқылармен
қоршалып алынған, және олар мұнай тамшысының ішіне еніп кеткен. Мұнаймен
ластанған аудандағы көмірсутек тотықтырушы ашытқылардың тығыздығы мен
локализациясы ашытқылардың мұнай биодеградация процесінде қатысатынын
анықтайды және осы қатынастар бактериялар алдында қабілетті. Ашытқының
өсімдік клеткалары гидростатикалық қысымға, осмотикалық қысымның өзгеруі
мен тұздылыққа төзімді болып келеді [55].
Өндірістің кез-келген қалдықтарын деструкциялайтын
микроорганизмдердің белсенді штамдарын қолданып мәселені шешу жобалары
Рессей мен ТМД елдерінде нашар қойылған. ПАУ-дың молекулла - биологиялық
деструкция механизмі зерттелуде. Жұмыстың көпшілігі бактериалдық штамдарын
қолданып жасалады, негізінен Pseudomonas бактериялар туысы. Детоксикация
процессінде саңырауқұлақтарды қолдану туралы мәліметтер отандық
әдебиеттерде өте аз. Техногенді ластанған территориялардың биоремедиация
процесстеріне де елеулі назар салынбайды.
Қол жеткізілген әдебиеттерді сараптау барысында АҚШ пен Еуропада
(әсіресе ФРГ - да) тікелей табиғи биоценоздарда полиароматты
экотоксиканттардың биодеградациясына көптеген зерттеулер жүргізіліп
жатқанын көрсетті [56]. Мәселені шешуге арналған жолдардың келесілеріне
жобалар жасалуда:
1. Топыраққа бірден немесе белгілі уақыт интервалында заттарды
-ластаушыларды ыдырататын микроорганизмдер суспензиясын енгізеді.
2. Топыраққа арнайы қоректік орта енгізіледі, құрамында азот, фосфар,
микроэлементтер мен микроорганизмдердің өсуін тездететін заттар бар.
Ертіндінің құрамына гидрофобты қосылыстардың солюбилизациясына көмектесетін
заттар қосылады. Бұндай заттарды қолданғанда топырақ микрофлорасы
экотоксиканттарды анағұрлым тез ыдыратады. ФРГ -зерттеушілері бұл
бағыттарды дамытып жатыр [57].
Қоректік ортамен микроорганизмдер бірге қолданылады немесе субстраттың
алдын - ала өнделуі жүргізіледі. Американың ғалымдары экотоксиканттарды
алдын - ала УФ өңдеп, ары қарай Phanerochaete chrysosporium
саңырауқұлағымен утилизациялау нәтижелі екенін көрсетіп, бұл процессті
потенттен өткізген [58].
Аналитикалық селекция әдістерімен мұнаймен ластанған топырақтан
(АЗС пен мұнай сақтаушылар, Мәскеу қаласы, Мәскеу облысы.) ортада жоғары
мұнай өнімдері қатысында дами алатын (5% жоғары) бактерия штамм алынды
[59]. Бұл дақыл зерттеліп Pseudomonas putida штамы 91-96 ретінде
анықталған. Бұл штамм негізінде торфтық биопрепарат жасау технологиясы
дайындалды, ол "Псевдомин" деп аталды, оның мұнай өнімдерімен ластанған
топырақтарды өндірістік жағдайда рекультивациялау үшін қолдануға болады.
АҚШ пен Еуропа елдерінде нафтолин, антроцен, фенантрен, перен мен
т.б. конденсирленген жүйелер үшін ыдырау процесстерін зерттеді. Ароматты
экотоксиканттардың деградациясының генетикалық жақтары зерттелді [60].
Бірақ зерттеулер ұсақ мамандану сипатында - бір заттың деструкция
процесстері зерттелуде. Көп компонентті қоспалар (10 заттан артық)
құрамында полиароматты көмірсулар тұратын биодекрадация мен фотолиз кезінде
жүретін процестер туралы мәліметтер отандық және шетелдік әдебиеттерде де
жоқ.
Жоғарыда айтылғандарды қорытындыласақ, қазір Ресей мен басқада
мемлекеттерде техногенді биоценоздардың ластаушылардың биодеградация
саласында белсенді зерттеулер жүргізілуде, детоксикация процесінде басты
орынды ақ сіріту саңырауқұлағына (әсіресе Phanerochaete chrysosporium)
және Pseudomonas бактерияларына бөлінген. Полиароматты заттарды
деструкциялауда қолданылатын базидиомицеттерге жатпайтын саңырауқұлақтар
туралы мәліметтер үзілген сипаты [61].
Биоремедиация қазір маңызды және жиі физикалық пен химиялық әдістерге
қарағанда көбірек қолданылатын альтернативті болып табылады, әдіс пен
топырақ, жер асты суын және басқа эко жүйелерді әртүрлі улы поллютанттардан
тазарту үшін қолдануға болады. Старостин Н.Г. мен Вендландт К.Д.-ның
“Психотровные метаноокисляющие штамм для биоремедиации in situ” жұмысы
биофильтрлар жасауға арналған, метантотықтырушы бактерияларға ерекше назар
аударылған, өйткені олардың басқа микроорганизмдердің бір қатар
артықшылықтары бар [62].
Топырақты, топырақ грунтты, суды, қалдық земезумчтықты тазартуда
қолданылатын комплексті көмірсутек тотықтырушы микроорганизмдер препаратын
өз жұмыстарында Т.П. Голодяев қарастырған (ДВО РАН Биолог - топырақты
институты Топырақ микробиологиясы лабораториясы) [63].
Ол ұсынған проектің негізінде органикалық полютантарды (мұнай
өнімдерін) трансфармациялауда микропты популяцияларды қолданып жатыр.
Ферментативтік белсенділігінің полифункциональділігі мен көбею жылдамдығы
жоғары болғандықтан басқа ағзалармен салыстырғанда мұнай мен мұнай
өнімдерін тез ыдырататын микроорганизмдердің мұнай көмірсуларына әсері
жоғары [64].
Мұнай - микроорганизмдердің даму ортасы. Мұнайдың және басқа да
ластаушы заттардың микроорганизмдерге улы әсері кеңінен зерттеледі.
Зерттеулердің көп бөлігі мұнайдың бактериялық қауымдастығына тигізетін
әсеріне арналған. Мұнай бір жағынан микроорганизмдердің энергетикалық және
материалдық субстраты болып табылады, екіншіден ауру тудыратын
бактериялармен күресте кең қолданылады. Көмірсутектердің көптеген
бактериялар үшін энергия көзі екенін ескерсек, оларды бактериялар дамуының
стимулдеушісі ретінде де санауға болады [65].
Мұнай құрамы өте күрделі екендігі белгілі. Ол алкандардың (парафинді
немесе ациклді қаныққан көмірсутектер), циклоалкандардың (нафтендер),
ароматикалық көмірсутектердің, оттекті, күкіртті және азотты топтардың өте
күрделі қоспасы болып табылады. Әр түрлі кеніштердің мұнайлары, өздерінің
құрамы жағынан әртүрлі болып келеді. Мысалы АҚШ, ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz