Штамм бактерий вrеviвастеriuм sp., используемый для очистки сточных вод от акриламида и акриловой кислоты

 

Применение очистка сточных вод от акрипамида и акриловой кислоты Сущ ность штамм выделен из почвы спроизвод ством акрилонитрила с использованием в качестве ростового субстрата - пропиона мидз Штамм депонирован во Всеюсоюзной коллекции микроорганизмов под номером ВКПМ В 4987 Культура штамма утилизирует субстрат, содержащий акриламид в количестве 5 г/л за 28 ч при микробной нагрузке 1 32 г/л субстрата 2 табл

. 1,у, ф уФ

1 752727 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлисти Iri ских

РЕСПУБЛИК (sI)s С 02 F 3 /34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKGVY СВИЦЕТЕЛЬСТВУ (21) 4770841/13 (22) 18.12,89 (46) 07.08.92. Бюл. N. 29 (71) Саратовский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института генетики и селекции промышленных микроорганизмов и

Московский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им.

Г.", Габричевского (72) Т.Н.Моисеева, Б,А.Шендepos, Л.К,Куликова и А.Б,Полянский (56) Yamada Н, е а1Microbla! utilization of

acriionitrile. — J.Ferment. Techn.„1979, v.57, М 1, р.8 — 14.

Заявка Япони л N.. 53-15150, кл. С 02 F, 1978, Изобретение относлтся к прикладной микробиологии и касается получения нового штамма бактерий, используемого для локальной очистки сточных вод от акриламида и акриловой кислоты, Акриламид является основой для получения полимерных материалов, имеющих широкое применение. Полимеры и сополимеры акриламида используются в химлческой, нефтяной и горнорудной промышленности, на целлюлозно-бумажных предприятиях, Продукты из акриламида и целлюлозы можно применять в качестве загустителей в красителях для тканей. Акриламид может быть использован для специфической химической модификации белков, что важно для изучения механизма каталитического действия ферментов.

Современная технология производства акриламида не обеспечлвает предотвраще2 (54) ШТАММ БАКТЕРИЙ BREVI BACTERIUM

ЯР„ИСПОЛ ЛЬЗУЕМЫЙ ДЛЯ ОЧИСТКИ

СТОЧНЫХ ВОД OT АКРИЛАМИДА И АКРИЛОВОЙ КИСЛОТЫ (57) Применение: очистка сточных вод от акриламида и акриловой кислоты. Сущность; штамм выделен из почвы, с производством акрилонитрила с использованием s качестве ростового субстрата — пропионамида. Штамм депонирован во Всеюсоюзной коллекции микроорганизмов под номером

ВКПМ В-4987. Культура штамма утилизирует субстрат, содержащий акриламид в количестве 5 г/л за 28 ч при микробной нагрузке

1,32 г/л субстрата, 2 табл. ния его попадания в атмосферу и сточные воды предприятия (недостаточная герметичность реакторов, .наличие открытых поверхностей на фильтрах, малая эффективность вентиляционных систем, открытые смотровые люки реакторов), Для дополнительной очистки Ql стоков от акриламида наиболее эффективными и рентабельными являются микробиологические методы детоксикации стоков.

Известны штаммы-аналоги, способные к деградации акриламида и акриловой кислоты;

Наиболее близкой к предлагаемому штамму является культура бактерии

Brevibacterium ammoniaqenes АМ, 1641, которая утилизирует за 48 ч 1 г/л акриламида при микробной нагрузке 1 г/л (про сырому весу). Эта же культура разрушает 0,2 г/л акриламида, содержащегося в сточных водах на 96% за 24 ч.

1752727

Целью изобретения является получение штамма с высокой биодеструктивной активностью, способного деградировать в сточныx водах акриламид и акриловую кислоту в более высоких концентрациях и с большей 5 скоростью.

Полученный штамм Brevibacterium sp, 12 ПА депонирован в Центральном музее промышленных микроорганизмов ВНИИ генетики и характеризуется следующим!л 10 морфологическими, культурэльными и физиологическими свойствами, Морфологические свойства, Молодые клетки штамма имеют форму палочек средней величины, расположенных поодиночке, 15 попарно и небольшими цепочками. Грампозитивные, Стареющая культура (2 — 3 сут) пред тавлена коккобациллами, расположенными хаотично, Спор и капсул не образуют, Подвижные. Штамм размножается 20 простым делением, образуя короткие нерэзветвленные палочки.

Культурэльные свойства, Прототроф, аэроб, оптимальная температура роста 78—

30 С, Растет при 5 — 10 и 40 С. Оптимум рН 25 для развития культуры 7,4 + 0,2, хотя рост наблюдается также при рН среды 5 — 9, Колоний на мясо-пептонном агаре средних размеров (2 — 3 мм), пигментированные, ярко-желтый пигмент. При культивировании 30 штамма на специальных средах образования водорастворимых или флюоресцирующих пигментов не происходит, Колони;л правильной округлой формы, непрозрачные.

Ободок вокруг колон!лй плоский, колонии 35 слегка выпуклые. Край колонии ровный, по верхность гладкая, блестящая. На мясо-пептонном бульоне рост в виде равномерного помутнения всей среды и хлопьевидного осадка на дне, 40

Биохимические свойства, Окслдэзонегативен, каталазопозитивен, Желэтиназу, фенилэлэниндезэминаэу, липаэу, лецитиназу, аргинингидралазу, лизиндекарбоксилазу, орнитиндекарбоксилаэу, уреазу не 45 образует. Тесты на OF-среде с глюкозой, мальтозои, фруктозой дают положительную реакцию, на среде с арабинозой, ксилозой, маннитом — алкализация, На средах, содержащих лактозу, сахарозу, рамнозу, манна- 50 зу, милибиозу, рафинозу, трегалозу, сорбит, йнозит, дульциг, Эдонит, салицин, инулин— щелочение, Растет в присутствии 6,5%, NaCl, редуцируег нитраты в нитритьь Не растет нэ средах Мак-Конки и Плоскарева. 55

На кровяном àrape гемолиэа эритроцитов не дает. Индол и сероводород н образует.

ПатогеннОсть штамма определяли нэ белых мышах интраперитонеэльным введением взвеси бактерий 5,109 кл/мл, Отсутствие каких-либо патологических изменений во внутренних органах мь|шей позволяет сделать вывод об авирулентности культуры.

Штамм Brevihacterium sp. 13 ПА выделен из почвы с производства акрилонитрила методом накопительной культуры с использованием в качестве ростового субстрата пропионамида, Сущность изобретения в том, что предлагаемый штамм способен разрушать в минеральной среде 4 г/л акрлламида и 2,5 г/л акриговой кислоты за 24 ч (микробная нагрузка 10 кл,/мл), используя их в качестве а единственного источника углерода и азота в случае акриламида лли в качестве источника углерода и энергии в случае экр!1ëîeой кислоты.

Пример 1. Вь!деление штамма

Вrevibacterium sp,13 ПА.

Микроорганизм-деструктор акриламида и акриловой кислоты выделен из почвы с производства акрилонитрила методом накопительной культуры. Навеску почвы 1 r тщательно ресуспендировали в 10 мл физиолоплческого раствора и настаивали в течение 1 ч. Надосадочную жидкость в количестве 1 мл вносили в среду следующего состава, г: глюкоза 0,5; пептон 1,0;

К2НРOp 0,1; MgSOq 0,1; дистиллированная вода 1000 мл; рН 7,0 -с 0,2; и ропионэмид— начальная концентрация 0,1 г/л.

Суспензию (50 мл) в эрленмайеровских колбах емкостью 300 мл инкубируют при?8—

30 С при круговом перемешивании. Ежедневно сос ав культуральной жидкости наполовину обновляли, Концентрацию пропионэмида в среде увеличивали ступенчато от 0.,1 до 20 г/л.

За месяц адаптированля из среды были полностью удалены пептон и глюкоза, По истечении двухмесячного пассирования на пропионамиде производили высев культуральной жидкости на чашки с плотной питательной средой состава, г/л; MgS04 0,1, К2НРОл 0,1; глицерин 5; акриламид 5; а|ар-агар 1,5; рН 7,0 ь0,2.

В результате была выращена культура

Brevibacterium sp. 13 ПА, утилиэирующая акриламид, акриловую кислоту в качестве единственного источника углерода и азота, или углерода и энергии. Деструктивную активность штамма проверяли в жидкой синтетической среде, Количественное определение акриламида и акриловой кислоты проводили методом газожидкостной хроматографии на хроматографе JlXM-80, с пламенно-лониэационным детектором. В качестве неподвижной фээы использовали Reop!ex-400, Время

17527?7 анализа акриламида 8 мин, акриловой кислоты " мин.

Пример 2, Использование штамма

Brevibacterium sp. 13 ПА в качестве деструктора акриламида.

Штамм, предварительно индуцированный в течение суток на питательной среде с пропионамидом B качестве и (дукторэ (5 г/л), культивировали в колбах Эрленмайера на жидкой синтетической среде состава, г/л, MgSO< 0,2; К2НР04 0,1; дистиллированная вода 1000 мл; рН 7,2 — 0,2, в объеме 50 мл, Микробная нагрузка 10, 10 10 кл/мл, В качес-,ве источника углерода и азота вносили экриламид в концентрации 2,5 и 5,0 г/л, Колбы помещали на качалку (120 об/мин) и инкубировали при 28 — 30 С. Концентрацию акриламлда определяли методом ГЖХ.

Пример 3, Использование штамма

Brevibacterium sp. 13 ПА в качестве деструктора акриловой.кислоты, Штамм культивировали аналогично примеру 2, В качестве источника углерода и энергии использовали экриловую кислоту в концентрации 1 и 2,5 г/л. рН среды доводили до ?,0 с помощью 10%-ного водного раствора аммиака, (оторый одновременно служит источником азота, Микробная нагрузка 10 кл./мл. Предварительного инду9 цирования штамма в случае деструкции экриловой кислоты не требовалось.

Пример 4. Испытание штамма

Brevibacterium яр. 13 ПА для очистки сточных вод.

Сточные. воды опытного производства акриламида и полиакриламида инокулировали культурой Brevibacterium sp. 13 ПА (микробная нагрузка 10 кл,/Мл). Время экс9 позиции 24 ч, температура 28 С, периодическое перемешивание. Бактариэльную массу отделяли центрифугировгнием в течение 40 мин при 7000 об/мин. Концентрацию акриламида и акриловой кислоты опоеделяли аналоглчно примеру 1.

Результаты испытания биодеструктивной активности предлагаемого штамма, а также известного приведены в табл,1 и 2.

Предлагаемый штамм значительно превосходит известный по своим деструктивным характеристикам (скорость угилизации субстрата и максимально утилизируемым концентрациям субстрата). Апробированная культура разрушает 5 г/л акриламида за

5 28 ч. Присутствие акриловой кислоты в среде не оказывает влияния на деструктивную активность предлагаемого штамма в отношении акриламида. После полного исчезновения из среды акриламида начинается

10 процесс утилизации акриловой кислоты, оГ.— рэзовавшейся эквивалентно количеств разрушенного акриламида, Помимо этогг. штамм может утилизировать акрилову,с кислоту кэк самостоятельный единствен15 ный источник углерода при его максимальном содержании всреде 2,,5 г/л за 24 ч.

Испытания штамма в реальных промышленных стоках показали его жизнеспособность и высокую ферментативную

20 активность, Установлено, что за 24 ч культура Brevibacterlum sp. 13 ПА деструктирует

4,37 г/л акриламида, содержащегося в сточных водах. Метаболи ом процесса выступа-! ет акриловая кислота, которая в

25 дальнейшем полностью утилизируется культурой за 24 ч, выступая в качестве источника углерода и энергии.

Испытания проведены на 5 образцах сточных вод. Наличие в стоках акрилонитри30 ла 0,43%, солей цинка (II) 1,82 мг/л, меди (II)

10,0 мг/л, железа (III), сербиталя и толуола не снижает биодеструктивной активности штамма.

Деструктивная активность штамма про35 является в широком диапазоне рН 6 — 9, поэтому .необходимость регулирования рН стоков отпадает, Таким образом, предлагаемый штамм

Brevibacterium sp. 13 ПА обладает значи40 тельной деструктивной активностью, прошел испытания в промышленных сточных л водах и может быть рекомендован к использованию для локальной очистки сточных вод от акриламида и акр лловой кислоты.

45 Формула изобретения

Штамм бактерий Brevibacterium sp.

ВКПМ В-4987, используемый для очистки сточных.вод от акриламида и акриловой кислоты.

1752727

Таблица1 икробная нагрузк кл./мл емя полной ут зэуии, ч

Начал ь

109

24 ота

Таблица2 ент- Микробная наг а, г/л по сыромувесу} утилизаци

1,32

Редактор B.Ïåòðàø

Заказ 2732 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул,Гагарина, 101

1Р

Составител ь T. Моисеева

Техред ММоргентал Корректор Т,Палий

72

48

18