Розробка технології мікробного емульгатора полісахаридної природи для очищення довкілля від нафтових забруднень

        Однією з гострих екологічних проблем сьогодення є забруднення навколишнього середовища нафтопродуктами. В останні роки з’являються технології, що дають змогу видалити вуглеводневі забруднення за допомогою продуктів мікробного синтезу (поверхнево-активні речовини, або біосурфактанти, і полісахариди, яким притаманні емульгувальні властивості). Найвідомішим біоемульгатором полісахаридної природи є екзогенний ліпополісахарид емульсан, синтезований штамом Acinetobacter calcoaceticus RAG-1. Емульгувальні властивості  цього ЕПС зумовлені наявністю у його складі 7-14 % залишків жирних кислот. Емульсан знайшов практичне використання для очищення поверхні води та берегів водойм від нафтових забруднень, а також для видалення нафти з танкерів, барж, трубопроводів, цистерн.
       В Інституті мікробіології і вірусології НАН України селекціоновано штам Acinetobacter sp. В-7005 – продуцент мікробного екзополісахариду (ЕПС) етаполану на основі етанолу. Розчини цього ЕПС ефективно емульгують мінеральні і рослинні олії, нафту, вуглеводні (пентадекан, гексадекан тощо). Етаполан складається з нейтрального (мінорний компонент) і двох кислих ЕПС, один з яких ацильований. Ацильований і неацильований полісахариди ідентичні за молярним співвідношенням D-глюкози, D-манози, D-галактози, L-рамнози, D-глюкуронової і піровиноградної кислот (3:2:1:1:1:1) та структурою повторюваної ланки вуглеводного ланцюга. Різниця між цими ЕПС полягає в тому, що ацильований полісахарид вміщує жирні кислоти (С12-С18). У попередніх дослідженнях було встановлено, що здатність   до   емульгування розчинів етаполану залежить від співвідношення в його складі ацильованого і неацильованого компонентів, а також вмісту жирних кислот в ацильованому полісахариді. Оскільки залежно від умов культивування вміст жирних кислот у складі етаполану суттєво змінюється (від 1,0 до 6,5 %),  мета даної роботи полягала у  розробленні технології синтезу високоацильованого етаполану із  стабільними емульгувальними властивостями.
       На основі дослідження особливостей енергетичного і конструктивного метаболізму у продуцента етаполану розроблені підходи до регуляції С2-метаболізму і визначені шляхи управління процесом біосинтезу ЕПС. Встановлено, що „вузьким” місцем метаболізму етанолу у Acinetobacter sp. В-7005 є асиміляція ацетату, про що свідчило інгібування іонами натрію як окиснення ацетату в інтактних клітинах, так і активності ацетил-КоА-синтетази в безклітинному екстракті, а також лімітування С2-метаболізму коензимом А. Показано, що інгібіторами ацетил-КоА-синтетази є інтермедіати окиснення етанолу й ацетальдегіду (НАДН і НАДФН), а активаторами – катіони калію і магнію. Встановлена можливість усунення лімітування С2-метаболізму і забезпечення однакової швидкості окиснення етанолу, ацетальдегіду й ацетату, а також  підвищення у три рази активності ацетил-КоА-синтетази шляхом виключення з середовища культивування катіонів натрію, підвищення до 100 і 5 мМ катіонів калію і магнію відповідно, зниження початкової концентрації етанолу до 0,5% з наступним дробним внесенням у процесі культивування бактерій, або за рахунок внесення у середовище з етанолом (1%) екзогенного ацетату (0,1%) при одержанні посівного матеріалу і біосинтезі ЕПС. Культивування продуцента етаполану в умовах усунення метаболічного лімітування, пов’язаного з утворенням ацетил-КоА (попередника жирних кислот) супроводжувалось синтезом переважно ацильованого ЕПС, в якому вміст жирних кислот досягав  16 %, а молекулярна маса становила 1,5 млн кДа і не знижувалася у процесі виділення й очищення препарату. Для забезпечення високої ефективності емульгування нафти концентрація розчинів етаполану, синтезованого за розробленою технологією, може бути знижена у 3-5 разів порівняно з базовою. 
       Таким чином, в результаті проведеної роботи встановлено умови культивування Acinetobacter sp В-7005, за яких синтезується високомолекулярний ацильований етаполан, що характеризується покращеними емульгувальними властивостями. 
 
Розробка технології мікробного емульгатора полісахаридної природи для очищення довкілля від нафтових забруднень / Корж Ю.В., Пирог Т.П., Шевчук Т.А. // І-й Всеукраїнський з’їзд екологів: міжнар. наук.-техн. конф., 4–7 жовтня 2006 р.: тези допов. – Вінниця, 2006. – С. 206.
МНПК “Перший Всеукраїнський з’їзд екологів”,  4-7 жовтня, 2006 р.
Вінницький національний технічний університет
Секція 5 “Інженерні шляхи вирішення екологічних проблем України. Альтернативні (відновлювальні) джерела енергії ”.
Скачати в форматі pdf: 
Оцінка: 
0
No votes yet