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