Психрофільні мікроорганізми та їх використання (стр. 4 из 5)

У інших психрофільних мікроорганізмів термолабільні ферменти виявляються зовсім не захищеними навіть у інтактних клітинах. Швидкості окислення глюкози і ендогенних субстратів зруйнованими клітинами В.psychrophilus змінювалися при зростанні температури від 5 до 45 ° С так само, як і в інтактних клітинах. Крім того, як показало порівняльне дослідження безклітинних препаратів інтактних клітин цього психрофільного організму і мезофільні штаму Bacillus, у психрофіла активність окислення глюкози пригнічувалась більшою мірою при низькій температурі.

Психрофільні гриби також містять термолабільні ферменти, від яких може залежати верхня межа зростання цих організмів. Швидкість ендогенного метаболізму сніжної цвілі Typhula idahoensis знижується при 20 °С – температурі, що пригнічує зростання.

У деяких психрофільних мікроорганізмів загальна активність і зростання пригнічується при порівняно низьких температурах через наявність тільки одного термолабільного ферменту[13].

3. Використання психрофільних мікроорганізмів в промисловості

Новітні досягнення в області науки і техніки дозволили використовувати, особливості психрофільних мікроорганізмів. Спектр такого використання досить широкий, від отримання специфічних термолабільних ферментів, до проектування водо – та грунтоочисних споруд. Хоча потенціал використання психрофільних організмів досить значний, не дивлячись на їх температурні особливості, що ускладнюють процес їх культивування і розмноження, психрофільні мікроорганізми призводять до багатьох проблем. Прикладом таких негативних впливів є прояв редуцентних властивостей в харчовій промисловості, та підгнивання пшениці в сільськогосподарських угіддях. Таким чином, в представленій роботі буде більш детально розглянуто промислові особливості і можливості даних організмів.

3.1 Засоби для охорони навколишнього середовища

Серед основних чинників очищення морської води та ґрунту, важливу роль відіграє біологічний фактор. Для прискорення процесів очищення морських акваторій та ґрунту необхідне застосування технологій, основаних на останніх науково-технічних розробках, що забезпечують результат при відносно невеликих фінансових витратах.

Застосування біологічних препаратів прискорює процес деструкції нафти в природних умовах за допомогою нанесення на поверхню забруднених земель культур мікроорганізмів, здатних розщеплювати вуглеводні. Розроблений препарат «Біоойл-СН» застосовується у виробничих масштабах. Препарат складається з асоціації мікроорганізмів на основі мезо- та псіхрофільних штамів – деструкторів нафти, що працюють при температурі від 1 °С в широкому діапазоні кислотності середовища по деструкції різноманітних фракцій нафти в ґрунтовому і водному профілях. Всі 6 штамів, що входять до складу препарату, відносяться до родів Saccharomyces sp, Enterobacter sp., Bacillus sp. (2 види), Acinetobacter sp. (2 види) депоновані, є висновок про їх безпеку для людини і навколишнього середовища. Консорціум псіхрофільних бактерій: Acinetobacter calcoaceticus Baumann et al. штам 279 МКПМ-В-7179, Psеudomonas fluorescens Stanier et al. штам 325 МКПМ-В-7152, Alcaligenes faecalis Castellani et Chalmers штам 404 МКПМ-В-7180-призначений для очищення грунту, води, ємностей і стічних вод промислових підприємств від забруднень нафтопродуктами в північних регіонах країни за 3 – 15 °C. Селекціоновані псіхрофільні штами бактерій характеризуються високою окисної здатністю, стійкістю в тривалому безперервному та періодичному процесі, активно ростуть в прісній і морській воді. Винахід відноситься до засобів боротьби із забрудненнями грунту, води і ємностей нафтою і нафтопродуктами за допомогою спеціально підібраних асоціації псіхрофільних культур бактерій. Процес самоочищення в природних умовах Півночі, Західного Сибіру, районах, де недовгий літній період, що пов'язано з бідністю флори нафтоокислюючих бактерій, дефіцитом органіки, аерації, низькою температурою середовища, що значно ускладнює використання біологічних агентів[14].

Для очищення стічних вод від важких металів та радіонуклідів, були розроблені біологічні препарати МБК та ЗМУ. Діючою основою препаратів є гранули, що складаються із живих мікроорганізмів і необхідних для них джерел живлення. До складу препаратів входять мікробні асоціації з широким «метаболічним діапазоном». Внесення в препарати різноманітних субстратів дозволяє регулювати метаболізм мікробних асоціацій і досягати максимального ефекту очищення стічних вод від ксенобіотиків. Видове різноманіття мікроорганізмів та їх висока концентрація забезпечують одночасну реалізацію декількох незалежних механізмів детоксикації ксенобіотиків. Тому препарати МБК та ЗМУ із високою швидкістю та ефективністю очищують змішані стоки, що містять суміш важких металів, радіонуклідів та органічних сполук. Препарати МБК та ЗМУ ефективно очищують розчини від металів, радіонуклідів та органічних забруднень. МБК вилучає на 98,5–99,9% важкі метали (Cu2+, Hg2+, Cd2+, Pb2+, Zn2+, CrО42– і т.д.) у діапазоні 0,006 – 10000 мг/л. МБК та ЗМУ знижують активність РРВ по сполукам 51Cr, 90Sr, 83Rb, 54Mn, 140La, 60Co – на 5–6 порядків; вилучають уран, плутоній і америцій на 99,6 – 99,9%. ЗМУ вилучає з дуже розведених розчинів рідкісноземельні та дорогоцінні метали та забезпечує глибоку доочистку стоків від зникаюче малих концентрацій важких металів та органічних забруднень. Очистка РРВ на прикладі Спецкомбінату «РАДОН». До складу РРВ Спецкомбінату «Радон» входять 4 радіонукліди з активністю (Бк/кг): 137Cs (10135,7), 60Co (30,7), 22Na (79,6), 90Sr (50192). Біотехнологія передбачала очистку РРВ в періодичних та проточних умовах в касетній установці, що представлена десятьма послідовно з‘єднаними циліндрами з гранульованим МБК. Схема даної установки зображена на рисунку 2.

Рисунок 2. Схема проточної установки для очистки РРВ за допомогою МБК

1 – ємність з РРВ; 2 – шланг для подачі РРВ; 3–7 – колонки з МБК; 8 – шланги сполучення колонок; 9 – шланг для подачі очищених РРВ; 10 – ємність для очищених РРВ; 11 – вентиль подачі РРВ в установку; 12 – рама для закріплення колонок[15].

3.2 Застосування і проблеми у сільському господарстві

В останні роки значно зросло застосування біологічних препаратів у сучасному сільському господарстві. Одним з перспективних напрямків застосування мікробіологічних препаратів є їх використання при закладці плодоовочевої продукції на зимове зберігання. Застосування штучного холоду – незамінна умова для продовження термінів зберігання плодово-овочевої продукції. Однак, холодильне зберігання при температурах, близьких до кріоскопічної, не виключає ураження продукції псіхрофільними мікроорганізмами. В процесі пошуку альтернативних методів захисту рослин вагому перспективу відкривають біологічні засоби захисту, які зможуть успішно конкурувати з хімічними, не маючи в той же час їх недоліків: «звикання» збудника до фунгіцидів, токсичність, накопичення в екологічних харчових ланцюгах.

Особливо перспективним є використання бактерій-антагоністів фітопатогенів при зберіганні рослинної продукції, Також було встановлено, що бактерії-антагоністи і продукти їх життєдіяльності здатні активізувати захисні реакції бульб картоплі, такі як накопичення суберіна і процеси ранової репарації У результаті багаторічних досліджень був розроблений біопрепарат комплексної дії Екстрасол. Застосування Екстрасола для обробки продовольчої картоплі призначеного для закладання на зберігання, дозволяє значно знизити втрати, що виникають в результаті розвитку фітопатогенної мікрофлори.

А що в край важливо, так це те що були проведені досліди, в результаті яких отримані данні про те що, бактерії не впливають на організм людини оскільки вони інактивуються, при потраплянні до людського організму через свою термолабільність. [17]

3.2 Застосування у харчовій промисловості

Для виробництва м'ясних виробів одним із перспективних напрямків є використання біологічно активних речовин на основі продуктів життєдіяльності мікроорганізмів. Встановлено, що мікроорганізмі, внесені з заквасками, за рахунок ферментів змінюють структуру ковбас, створюючи нові речовини, що покращують якість показників продукту. Область застосування психрофільного, галотолерантного, денітріфікуючого штаму Paracoccus dentrificans була визначена як стартова культура для посолу свинячих та яловичих копченостей. Різниця в температурних оптимумах розвитку цих мікроорганізмів дає можливість штаму ефективно редуціювати нітрат натрію до активізації молочнокислих мікроорганізмів. Це є важливим у зв'язку з тим, що молочнокіслі мікроорганізми володіють вираженим антагонізмом не тільки по відношенню до штаму Paracoccus sp., але і по відношенню до самого процесу денітріфікації за рахунок зниження рН. При цьому у сировині накопичується окис азоту, яка в умовах подальшого зниження рН забезпечує найбільш сприятливі умови для реакції кольоростворення.