Анализ влияния БАВ на синтез внеклеточного белка сообществом микроорганизмов активного ила городских очистных сооружений МУП «Водоканал»

УДК 628.3

Н. А. Югина, А. И. Хабибрахманова, Р.И. Шайхиева, Е. О. Михайлова, М. В. Шулаев

АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ БАВ НА СИНТЕЗ ВНЕКЛЕТОЧНОГО БЕЛКА

СООБЩЕСТВОМ МИКРООРГАНИЗМОВ АКТИВНОГО ИЛА

ГОРОДСКИХ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ МУП «ВОДОКАНАЛ»

Ключевые слова: гуминовый препарат, мелафен, внеклеточный белок.

Исследована способность гуминового препарата и мелафена оказывать различное воздействие на синтез внеклеточного белка микроорганизмами активного ила.

Key words: humic substance, melaphene, extracellular protein.

The ability of humic substance and melaphene to influence on the extracellular protein synthesis of activated sludge microorganisms depending was investigated.

Введение

Возросшие требования к качеству очищенных сточных вод, сбрасываемых в водоемы, обуславливает необходимость интенсификации работы действующих очистных сооружений, поиска новых возможностей улучшения качества очищенных сточных вод. Интенсификация биологической очистки путем реконструкций действующих сооружений связана с капитальными затратами и техническими трудностями, поэтому в настоящее время более перспективна разработка гидробиологических, микробиологических и биохимических методов улучшения работы сооружений.

Изучение действия биологически активных веществ, используемых в сверхнизких концентрациях, которые по своим свойствам близки к природным регуляторам роста, представляет особый интерес для специалистов в области биотехнологии для решения задач в области защиты окружающей среды [1].

Целью данной работы явился анализ влияния биологически активных веществ на синтез внеклеточного белка сообществом микроорганизмов активного ила.

В качестве БАВ были выбраны мелафен и гуминовый препарат. Мелафен представляет собой ме-ламиновую соль бис(оксиметил)фосфиновой кислоты, который известен в качестве высокоэффективного синтетического регулятора роста и развития растений, а также как стимулятор биологической очистки почвы от нефтяных загрязнений [2-5].

Гуминовый препарат - суспендированное комплексное гуминовое удобрение. Его состав включает в себя макро- и микроэлементы, природные стимуляторы роста - гуминовые и фульвиновые соединения [6].

Экспериментальная часть

Известно, что биологически активные вещества оказывают в области определенных, довольно низких концентраций [3,4,7].

Для исключения влияния различных питательных веществ, содержащихся в богатых пептоновых средах, опыты были проведены по влиянию ме-лафена и гуминового препарата на синтетической среде.

Была использована синтетическая среда сле-

дующего состава: глюкоза - 10 г/л, №2НР04*12Н20 - 1 г/л, №С1 - 3 г/л, (№4)2804 - 0,2 г/л, СаС12 - 0,5 г/л, рН = 8,5.

Для изучения влияния биологически активных веществ использовалась надыловая жидкость активного ила городских очистных сооружений МУП «Водоканал».

Для работы нами отобраны концентрации гуминового препарата и мелафена, оказывающие наибольшее влияние на рост сообщества микроорганизмов на пептон-содержащей среде [8]. Одним из показателей роста и жизнедеятельности микроорганизмов является количество продуцируемого ими внеклеточного белка. В связи с этим нами был проведен анализ влияния гуминового препарата в концентрациях 10-2, 10-4 г/л и мелафена в концентрациях 10-2, 10-4 мг/ на синтез внеклеточного белка сообществом микроорганизмов активного ила.

Белок определяли спектрофотометрически, считая, что концентрация белка 1 мг/мл соответствует А280 = 1 оптической единице (опт. ед.) в кювете толщиной 1 см. Для определения концентрации белка отбирали 2 мл пробы культуральной жидкости, помещали в центрифужный стаканчик и центрифугировали на Яойпа 380Я в течение 10 минут при 3000 об/мин. Затем сливали супернатант в кюветы в толщину слоя 1 см и измеряли оптическую плотность при длине волны 280 нм.

Нами было показано, что гуминовый препарат в концентрации 10-2 г/л оказывал весьма значительное влияние на продукцию белка сообществом микроорганизмов активного ила (рис. 1). Как видно, уже на 12 ч роста количество внеклеточного белка увеличивалось более, чем в 3 раза относительно контроля, аналогичная тенденция наблюдалась и в течение дальнейшего роста микроорганизмов.

Однако гуминовый препарат в концентрации 10-4 г/л не оказывал значительного влияния на продукцию белка сообществом микроорганизмов, а период с 40 по 64 ч напротив подавлял синтез внеклеточного белка (рис. 2). Эти данные хорошо соотносятся с данными по влиянию данной концентрации на рост микроорганизмов [8].

Нами установлено, что мелафен в концентрации 10-2 мг/л в период с 12 по 60 ч подавлял син-

тез внеклеточного белка в среднем на 30%, а начиная с 60 ч практически не оказывал влияния его продукцию (рис. 3). Полученные результаты коррелируют и с данными по росту сообщества микроорганизмов [1,2].

Рис. 1 - Количество внеклеточного белка, синтезируемого сообществом микроорганизмов активного ила при внесении гуминового препарата в концентрации 10-2

Рис. 2 - Количество внеклеточного белка, синтезируемого сообществом микроорганизмов активного ила при внесении гуминового препарата в концен-

трации 10"

(ГПЛ-4) г/л и в отсутствии препарата

Мелафен в концентрации 10-4 мг/л также не оказывал значительного влияния на продукцию белка сообществом микроорганизмов, а период с 12 по 46 ч подавлял синтез внеклеточного белка (рис. 4). Таким образом, показана способность мелафена и гуминово-го препарата оказывать различное воздействие на синтез внеклеточного белка сообществом микроорганизмов в зависимости от стадии роста, что может иметь практическое применение.

М"10Л-2

0 10 20 30 40 50 60 70 t, ч

Рис. 3 - Количество внеклеточного белка, синтезируемого сообществом микроорганизмов активного ила при внесении мелафена в концентрации 10-2

-М'ЮМ

0 10 20 30 40 50 60 70 so t, Ч

Рис. 4 - Количество внеклеточного белка, синтезируемого сообществом мелафена в концентра-

ции 10

(М*10Л-4) мг/л и в отсутствии препарата

Литература

1. Е.О. Михайлова, С.В. Ахмадиева, Л.И. Хабибуллина, М.В. Шулаев, Вестник казанского технологического университета, 7, 184-187 (2011).

2. Л.И. Хабибуллина, М.В. Шулаев, Е.О. Михайлова, С.В. Ахмадиева, Вестник казанского технологического университета, 7, 192-197 (2011).

3. С.Г. Фаттахов, В.С. Резник, А.И. Коновалов, Сборник научных трудов 13-ой международной конференции по химии соединений фосфора, 80 (2002).

4. С.Г. Фаттахов, [и др.], Доклады Академии наук, 394, 1, 127-129 (2005).

5. О.В. Осипенкова, [и др.], Прикладная биохимия и микробиология, 44, 6, 701-708 (2008).

6. Гуминовый препарат [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.engineeringsystems.ru, свободный. -Проверено 08.08.2014.

7. И.В. Перминова,Химия и жизнь, 1, 50-55 (2008).

8. Н.А. Югина, А.И. Хисамова, Е.О. Михайлова, Л.И. Хабибуллина, М.В. Шулаев, Вестник Казанского технологического университета, 16, 10, 208 - 210 (2013).

© Н. А. Югина - аспирант кафедры химической кибернетики КНИТУ, tashka_ugi@mail.ru; А. И. Хабибрахманова - аспирант той же кафедры, alsu_khisa@mail.ru; Р.И. Шайхиева - студ. той же кафедры, shaihieva_rasulya@mail.ru; Е. О. Михайлова - канд. биол. наук, доцент кафедры бизнес-статистики и математических методов в экономике КНИТУ, katyushka.glukhova@gmail.com; М. В. Шулаев - д-р техн. наук, профессор кафедры химической кибернетики КНИТУ, mshulaev@mail.ru.

© N. A. Yugina, postgraduate student of the Department of chemical Cybernetics, KNRTU, tashka_ugi@mail.ru; A. 1 Khabibrakhmanova, postgraduate student of the Department of chemical Cybernetics, KNRTU, alsu_khisa@mail.ru; Р. И. Шайхиева, student of the Department of chemical Cybernetics, shaihieva_rasulya@mail.ru; E. O. Mikhailova, PhD, associate professor of business statistics and mathematical methods in Economics, katyushka.glukhova@gmail.com; M. V. Shulaev, Ph.D., Professor of the Department of chemical Cybernetics, mshulaev@mail.ru.