ШТАММ Clonostachys rosea f. catenulata (J.C.Gilman et E.V.Abbott) Schroers - БИОДЕСТРУКТОР ПОЛИВИНИЛОВОГО СПИРТА
Clonostachys rosea f. catenulata (J.C.Gilman et E.V.Abbott) Schroers STRAIN - POLYVINYL ALCOHOL BIOLOGICAL DESTRUCTOR

Изобретение относится к области биотехнологии, в частности к средствам борьбы с загрязнением окружающей среды, и касается использования штамма Clonostachys rosea f. catenulata (J.C.Gilman et E.V.Abbott) Schroers, ВКПМ F-991, в качестве биодеструктора поливинилового спирта (ЛВС). Изобретение может быть использовано при утилизации отходов полимерных материалов на основе поливинилового спирта.
Большой объем мирового производства полимеров и связанное с этим широкое использование полимерных пленок в качестве упаковочных материалов привели к появлению важнейшей проблемы, вызванной необходимостью утилизации синтетических полимерных отходов.
По своему химическому составу синтетические полимеры труднодоступны действию биотических факторов. Однако многие микроскопические грибы способны обрастать, повреждать и даже разрушать полимеры различного химического строения [Биоповреждения. Под ред. Ильичева. М., Высшая школа, 1987, 352 с.]. Повреждения синтетических полимеров происходят с неодинаковой интенсивностью, которая зависит как от состава материала, так и от активности микроорганизмов, способных функционировать в определенных условиях внешней среды.
В настоящее время в каталоге микромицетов-биодеструкторов полимерных материалов [Лугаускас А.Ю., Микульскене А.И., Шляужене Д.Ю. Каталог микромицетов-биодеструкторов полимерных материалов, М., Наука, 1987] приведены данные о микромицетах, встречаемых на полимерных материалах различного практического назначения в районах России и Прибалтики. Описано 360 видов микромицетов, дана краткая характеристика их морфологических особенностей.
В качестве ближайшего аналога к заявленному изобретению принят микроорганизм Helminthosporium solani (Лугаускас А.Ю., Микульскене А.И., Шляужене Д.Ю. Каталог микромицетов-биодеструкторов полимерных материалов, М., Наука, 1987) - биодеструктор поливинилхлоридной пленки, материала, относящегося так же как и поливиниловые спирты к виниловым полимерным синтетическим материалам. Однако при отнесении данного микроорганизма к биодеструкторам полимерных материалов использовался метод обрастания полимерного материала, что является недостаточным и, как показали исследования, недостоверным.
Целью изобретения является выявление нового штамма, характеризующегося высоким уровнем биодеструкции поливиниловых спиртов вместе с изучением изменения поверхности образцов после иммобилизации ее исследуемым микромицетом и установлением механизма биодеструкции под действием данного штамма.
Для получения поставленной цели предложен штамм Clonostachys rosea f. Catenulata ВКПМ F-991.
Технический результат заключается в эффективной деструкции поливинилового спирта штаммом Clonostachys rosea f. Catenulata ВКПМ F-991 (масса поливинилового спирта под действием данного штамма уменьшается в среднем на 0,50-0,57% за 21 день). Причем установлено, что под действием ферментов данного штамма происходит разрыв основной цепи макромолекулы ПВС с образованием эфиров гексадекановой кислоты.
Штамм Clonostachys rosea f. Catenulata 2Б выделен в естественных условиях методом приманки на поливиниловый спирт из образца почвы: Московская область. Люберецкий район, плодовый питомник «Сады Подмосковья»; почва агрогенно измененная дерново-подзолистая тяжелосуглинистая, и депонирован 12.01.2009 в Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов (ВКПМ) под номером F-991.
Данный штамм характеризуется следующими признаками:
- Культурально-морфологические признаки: на диагностической среде (овсяный агар - ОА) - рост довольно быстрый, край колонии паутинистый, мицелий пушисто-клочковатый, тяжистый; размер колонии 45-55 мм на 7-10 сутки; воздушный мицелий обильный, пушистый, до 3 мм в высоту, плотный, тяжистый, белого цвета на 7-10 сутки культивирования; цвет субстратного мицелия - желтовато-белый; цвет обратной стороны колонии - вначале бесцветный, затем бледно-желтый. На ОА и среде Чапека синтезирует лимонно-желтый пигмент на 14-21 сутки культивирования. По мере старения культуры воздушный мицелий приобретает бледно-желтоватую окраску, в центре развивается обильное спороношение на вторичных конидиеносцах, что придает колонии светло-зеленую окраску. При росте на сусло - агаре - колонии более быстро формируют спороношение (на 5-7 сутки); на агаре Чапека, напротив, спороношение появляется на 10-14 сутки.
- Микроскопия: мицелий септированный, тонкий, неокрашенный, часто формирует тяжи; спороношение - образует два типа конидиеносцев. Первичные конидиеносцы образуются одиночно по всей колонии, но преобладают в краевой зоне, они достигают 200 мкм в длину и несут в верхней части от одной до трех мутовок из 3-5 расходящихся удлиненных фиалид длиной до 30 мкм. Вторичные конидиеносцы образуются позже, более обильны в центре колонии, могут быть собраны в группы, они достигают 150 мкм в длину и несут на вершине двух- четырехъярусную широкую кисточку, состоящую из более менее прижатых веточек метул и бутылевидных фиалид, прямых или слегка изогнутых, 10-15 мкм в длину. Конидии на первичных конидиеносцах формируются в слизистых головках, на вторичных конидиеносцах в широких колонках. Конидии эллипсоидные, неравнобокие, до слегка согнутых, 4,5-6×2,5-3 мкм, гладкие, от бесцветных (на первичных конидиеносцах) до светло-зеленых (на вторичных конидиеносцах). Хламидоспоры формируются редко.
Пример 1
вн
Мониторинг механизма биодеструкции поливинилового спирта включает культивирование штамма Clonostachys rosea f. catenulata (J.C.Gilman et E.V.Abbott) Schroers, ВКПМ F-991 на поливиниловом спирте (ПВС, производство Chang Chun Petrochemical Co., Ltd; марки BF24, BF 08) на основании ГОСТ 9.048-89, ГОСТ 9.040-91; исследование поверхности полимера при помощи растровой электронной микроскопии (сканирующий микроскоп фирмы JOEL - JSM-5300LV, Япония); Выявление продуцируемых веществ при помощи хромато-масс-спектрометрии (хроматограф марки Hewlett Packard модель HP - 6890 (США) с масс-селективным детектором и капиллярной колонкой 30 м, d 0.25 мм HP - 5 MS в режиме программирования температуры 40÷260°С, 15°/мин). Определение изменения массы образцов полимеров.
На чертеже представлена электронно-микроскопическая фотография поверхности поливинилового спирта после ее иммобилизации Clonostachys rosea f. catenulata (J.C.Gilman et E.V.Abbott) Schroers, ВКПМ F-991 (увеличение × 2000).
При исследовании поверхности образцов ПВС при контакте с почвенными микроорганизмами были идентифицированы такие органические вещества, как эрициламид, этиловый эфир гексадекановой кислоты, на поверхности иммобилизованного поливинилового спирта. Исследование показало, что происходит уменьшение веса образцов ПВС на 0,50-0,57% за 21 день, при точечном характере поражении ПВС.
Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о том, что с помощью штамма Clonostachys rosea f. catenulata (J.C.Gilman et E.V.Abbott) Schroers, ВКПМ F-991 может быть достигнута интенсивная деструкция поливинилового спирта и он может быть использован при утилизации отходов полимерных материалов на основе поливинилового спирта.