Введение к работе
Актуальность В последнее время микробные полисахариды находят широкое применение во многих отраслях: в медицине и фармации, пищевой, парфюмерной, нефтедобывающей, горнодобывающей, химической и других отраслях промышленности.
Микробные полисахариды проявляют высокую биологическую активность, отличаются широким разнообразием по химическому составу, физико-химическим свойствам, что и обуславливает сферу их применения. Каждый новый продуцент, синтезирующий полисахариды с другими, отличными от ранее известных свойствами, весьма ценен для расширения ассортимента промышленно-значимых полисахаридов. В настоящее время во многих научно-исследовательских лабораториях ведущих стран мира ведется активная работа по выявлению новых продуцентов полисахаридов, по изучению физико-химических свойств полисахаридов и созданию на их основе новых лекарственных препаратов и других продуктов и полуфабрикатов, перспективных для различных отраслей.
Известно, что почвенный сапрофитный микроорганизм Bacillus mucilaginosus в процессе своей жизнедеятельности продуцирует экзополисахарид (ЭПС). По данным литературы при определенных условиях Bacillus mucilaginosus образует слизь, содержащую 95% полисахарида и 5% белка. Работами Милевского Е.И. (1974), Виноградова Е.Я. (1973), Няниковой Г.Г. (1990) доказано, что экзогликан Bacillus mucilaginosus обладает способностью повышать иммунитет организма животных, проявляет антивирусную активность, противоязвенное и противоопухолевое действие. Показана также возможность применения ЭПС Bacillus mucilaginosus в качестве технических смазок, добавок в буровую промывочную жидкость
Из вышесказанного становится очевидным важность получения значительных количеств ЭПС Bacillus mucilaginosus. Накоплено немало сведений о получении данного ЭПС на плотных питательных средах. Однако использование плотных питательных сред трудоемко и экономически невыгодно. Поэтому актуальным является оптимизация условий роста Bacillus mucilaginosus в жидкой питательной среде для получения ЭПС.
Цель и задачи исследования Целью настоящей работы являлась разработка способа культивирования Bacillus mucilaginosus, позволяющего увеличить выход экзополисахарида. В связи с поставленной целью решались следующие задачи:
- разработать рецепт новой жидкой питательной среды;
-исследовать зависимость биосинтетической активности Bacillus
mucilaginosus от природы и концентрации в среде источника углерода и азота, влияние кислотности и аэрации среды на биосинтез ЭПС культурой Bacillus mucilaginosus;
-повысить продуктивность штамм Bacillus mucilaginosus путем УФ-облучения;
- сравнить динамику роста и биосинтеза ЭПС исходной и облученной
культур;
- исследовать возможность иммобилизации клеток Bacillus mucilaginosus на хитиновых сорбентах и оценить роль ЭПС микроорганизма в процессе адгезии. Разработать способ получения экореабилитирующей добавки в грунт.
Научная новизна Впервые оптимизированы условия биосинтеза полисахарида Bacillus mucilaginosus. Предложен рецепт питательной среды для получения полисахарида. На способ получения ЭПС подана заявка на изобрететние (№ 98111126 от 19.06.98)
С помощью УФ-облучения получен мутант Bacillus mucilaginosus, обладающий высокой продуктивностью по синтезу ЭПС. Установлено, что пик биосинтетической активности мутанта смещен в фазу автолиза клеток, тогда как для исходной культуры он приходится на стационарную фазу роста. Продолжительность лаг-фазы облученной культуры значительно сократилась в сравнении с лаг-фазой исходной культуры.
Показана возможность иммобилизации клеток Bacillus mucilaginosus на хитиновых сорбентах. Определена зависимость сорбции клеток от концентрации клеточной суспензиии. Выявлена положительная роль ЭПС в иммобилизации клеток на сорбентах.
Впервые обнаружена способность клеток Bacillus mucilaginosus, иммобилизованных на хитине, извлекать медь из почвы. Установлено, что уровень сорбции клеток микроорганизма коррелирует с образованием ЭПС. Разработан способ получения экореабилитирующей добавки в грунт.
Практическая значимость Разработана питательная среда для
культивирования Bacillus mucilaginosus и биосинтеза ЭПС, что позволяет ускорить внедрение экспериментальных данных в практику.
Получен мутант Bacillus mucilaginosus, обладающий высокой биосинтетической активностью. Мутант может быть использован для получения нового штамма.
Предложена новая экореабилитируюшая добавка в почву (агрохитин с иммобилизованными клетками Bacillus mucilaginosus). Биосорбент может извлекать медь (5.76 мг/кг и 22.14 мг/кг) из почвы, при этом исключается и распространение с талыми водами токсичных концентраций ионов меди.
Апробация работы
Результаты работы были доложены на научно-технической конференцииаспирантов СПбГТИ (ТУ), посвященной памяти М.М. Сычева (С.-Петербург, 1997), на 2-ой С.-Петербургской Ассамблеи молодых ученых и специалистов: симпозиуме "Молодые ученые - экологии города" (С.Петербург, 1997), на научн. конф."Международные ежегодные экологические чтения памяти К.К. Сент-Илера" (Воронеж, 1998), на научно-практической конференции "Разработка и производство диагностических питательных сред и микросистем" (Махачкала, 1998).Мутант Bacillus mucilaginosus - экспонат выставки " Технохимия-98" (С.-Петербург, 1998).
Публикации По материалам диссертации опубликовано 10 работ.
Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, обзора литературы, 4-х глав экспериментальных исследований, включающих описания материалов и методов исследования и изложение полученных результатов, и их обсуждение, списка литературы и приложений.