Mikrobiol. Z. 2021; 83(2):51-63.
doi: https://doi.org/10.15407/microbiolj83.02.051

Здатність сульфатвідновлювальних бактерій до утилізації полімерних і гумотехнічних матеріалів

Д.Р. Абдуліна¹, А.І. Чуєнко ¹, А.С. Топчій², Г.Є. Коптєва¹, Ж.П. Коптєва¹

¹Інститут мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України
вул. Академіка Заболотного, 154, Київ, 03143, Україна

²Київський національний університет імені Тараса Шевченка
просп. Академіка Глушкова, 2, Київ, 02000, Україна

Полімерні матеріали є невід’ємною частиною нашого життя, однак їх використання є глобальною екологічною проблемою. Зважаючи на це, в наш час актуальною є розробка сучасних підходів утилізації відпрацьованих полімерних та гумотехнічних матеріалів, у тому числі за використання анаеробної мікробної деструкції полімерів сульфатвідновлювальними бактеріями. Мета. Дослідити здатність сульфатвідновлювальних бактерій до утилізації гумотехнічних та полімерних матеріалів – суцільнолитої гуми, етиленвінілацетату та пінополіетилену. Методи. Мікробіологічні (культивування сульфатвідновлювальних бактерій, метод граничних розведень), біохімічні (метод Лоурі, визначення ферментативної активності), фізико-хімічні (гравіметрія, йодометрія, потенціометрія, газова хромато-мас-спектрометрія). Результати. Показано, що у присутності досліджуваних матеріалів як єдиних джерел карбону кількість сульфатвідновлювальних бактерій зростала на 2–3 порядки порівняно з контролем без внесення матеріалів. Коефіцієнти деструкції KD досліджуваних матеріалів були невисокими і на 90-ту добу експерименту сягали 0,21–2,88%. За внесення в поживне середовище досліджуваних матеріалів змінювалась метаболічна та ферментативна активності сульфатвідновлювальних бактерій, зокрема, продукування сірководню за присутності етиленвінілацетату і пінополіетилену збільшувалось у 0,8–3,0 рази, а гуми – знижувалось у 1,2–3,5 рази. Каталазна активність досліджуваних культур бактерій знижувалась у 1,4–3,4 рази порівняно з контролем, без внесення матеріалів. Ліполітична активність культур сульфатвідновлювальних бактерій за внесення різних полімерів із тривалістю експозиції спадала і у деяких випадках майже зникала. Внесення матеріалів спричиняло підвищення синтезу коротколанцюгових жирних кислот штамами Desulfovibriо desulfuricans DSM642 та D. vulgaris DSM644, а штам Desulfovibrio sp. 10, навпаки, показав зниження продукування кислот. За внесення гуми лише у культури D. vulgaris DSM644 підвищувався синтез оцтової та пропанової кислот на 59% та 49,5% відповідно, порівняно з контролем, без внесення досліджуваних матеріалів. Синтез оцтової кислоти за присутності пінополіетилену і етиленвінілацетату у культуральній рідині сульфатвідновлювальних бактерій зростав на 46,2–419,5 % та 69,8–92,6%, а пропанової – на 23,1–46,2 та 71,9–159,0% відповідно. Висновки. Присутність у середовищі пінополіетилену, етиленвінілацетату та гуми як єдиних джерел карбону викликали зміни у ферментативній активності (каталазній та ліпазній), інтенсифікувалося продукування сірководню сульфатвідновлювальними бактеріями та синтез оцтової, пропанової та бутанової кислот. Це свідчить про потенційну здатність сульфатвідновлювальних бактерій до утилізації досліджених матеріалів шляхом кислотоутворення.

Ключові слова: сульфатвідновлювальні бактерії, біодеградація, коефіцієнт деструкції, каталазна, ліпазна активності, коротколанцюгові жирні кислоти, полімерні та гумотехнічні матеріали.

Повний текст (PDF, англ)