Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

СПОСОБ БИОДЕГРАДАЦИИ ИПРИТСОДЕРЖАЩИХ СМЕСЕЙ, ШТАММ БАКТЕРИЙ PSEUDOMONAS SPECIES 8-2 - БИОДЕГРАДАТОР ИПРИТА, ШТАММ БАКТЕРИЙ PSEUDOMONAS DOUDOROFII 70-11 - БИОДЕГРАДАТОР ИПРИТА И ШТАММ БАКТЕРИЙ CORYNEBACTERIUM SPECIES КЗБ - БИОДЕГРАДАТОР ИПРИТА - Патент РФ 2103357
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ БИОДЕГРАДАЦИИ ИПРИТСОДЕРЖАЩИХ СМЕСЕЙ, ШТАММ БАКТЕРИЙ PSEUDOMONAS SPECIES 8-2 - БИОДЕГРАДАТОР ИПРИТА, ШТАММ БАКТЕРИЙ PSEUDOMONAS DOUDOROFII 70-11 - БИОДЕГРАДАТОР ИПРИТА И ШТАММ БАКТЕРИЙ CORYNEBACTERIUM SPECIES КЗБ - БИОДЕГРАДАТОР ИПРИТА
СПОСОБ БИОДЕГРАДАЦИИ ИПРИТСОДЕРЖАЩИХ СМЕСЕЙ, ШТАММ БАКТЕРИЙ PSEUDOMONAS SPECIES 8-2 - БИОДЕГРАДАТОР ИПРИТА, ШТАММ БАКТЕРИЙ PSEUDOMONAS DOUDOROFII 70-11 - БИОДЕГРАДАТОР ИПРИТА И ШТАММ БАКТЕРИЙ CORYNEBACTERIUM SPECIES КЗБ - БИОДЕГРАДАТОР ИПРИТА

СПОСОБ БИОДЕГРАДАЦИИ ИПРИТСОДЕРЖАЩИХ СМЕСЕЙ, ШТАММ БАКТЕРИЙ PSEUDOMONAS SPECIES 8-2 - БИОДЕГРАДАТОР ИПРИТА, ШТАММ БАКТЕРИЙ PSEUDOMONAS DOUDOROFII 70-11 - БИОДЕГРАДАТОР ИПРИТА И ШТАММ БАКТЕРИЙ CORYNEBACTERIUM SPECIES КЗБ - БИОДЕГРАДАТОР ИПРИТА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: биотехнология. Сущность изобретения: предлагается способ биодеградации иприта, заключающийся в последовательной обработке ипритсодержащих смесей сначала микроорганизмами, разрушающими связь C-Cl, а затем бактериями, конвертирующими тиодигликоль в органические кислоты; одновременно предложены штаммы микроорганизмов Pseudomonas species шт. 8-2, Pseudomonas doudorofii шт. 70-11, Corynebacterium species шт. КЗБ, обладающие способностью к биодеградации иприта. 4 с. и 6 з.п. ф-лы.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2103357
Класс(ы) патента: C12N1/20, C02F3/34, C12N1/20, C12R1:38, C12R1:15
Номер заявки: 96109870/13
Дата подачи заявки: 23.05.1996
Дата публикации: 27.01.1998
Заявитель(и): Научно-исследовательский центр экологической безопасности
Автор(ы): Медведева Н.Г.; Сухаревич В.И.; Лаврентьев А.Н.; Поляк Ю.М.; Зайцева Т.Б.; Царькова С.В.; Гриднева Ю.А.
Патентообладатель(и): Научно-исследовательский центр экологической безопасности
Описание изобретения: Изобретение относится к прикладной микробиологии, а именно к способам микробиологической переработки химических препаратов, в частности химического оружия.
В настоящее время микроорганизмы достаточно широко используются для очистки почвы и воды от веществ, загрязняющих окружающую среду, в частности нефти и нефтепродуктов, нитратов, фосфорорганических веществ (ФОВ), например пестицидов и т.д. [1]. Однако в каждом конкретном случае необходим скрининг микроорганизмов, способных осуществлять необходимую деструкцию токсичных структур.
Среди способов биодеградации химических отравляющих веществ (ХОВ) наибольшее число работ посвящено уничтожению ФОВ типа VX. Для гидролиза C-P связи в подобных соединениях используются микроорганизмы ряда Pseudomonas [2, 3].
Наименее изучаемыми являются процессы биодеградации иприта бис(2-хлорэтил)сульфида, который способен до 50 лет после попадания в почву сохранять поражающие свойства [4] , хотя вещество и способно гидролизоваться на ипритхлоргидрин и тиодигликоль или на 1,2бис(2хлорэтилтио)этан, 1,2-дихлорэтан и 1,4-дитиан, а также высокомолекулярные аддукты [1, 4, 5].
Известно, что для разложения иприта в водных растворах могут быть использованы штаммы Pseudomonas testosteroni, Pseudomonas putida, выделенные из донного ила Мексиканского залива и утилизирующие тиодигликоль [6]. Однако данные штаммы применяются только после гидролиза иприта.
Прототипом заявляемой группы изобретений является способ, заключающийся в использовании для деградации микроорганизмов рода Pseudomonas (гетеротрофы) или Tiobacillus (хемотрофы), полученных методом накопительных культур и разлагающих иприт на метан, углекислый газ, хлориды и сульфаты [7] .
Подробная информация об использованных микроорганизмах в литературе, доступной для неопределенного круга лиц, отсутствует.
Задачей, решаемой авторами, являлось: поиск режима обработки иприта и подбор штаммов, позволяющих утилизировать негидролизованный иприт, а также позволяющих на его основе получать вещества, представляющие коммерческий интерес.
Задача решается последовательной обработкой ипритсодержащей массы сначала микроорганизмами, разрушающими связи C-Cl, а затем микроорганизмами, конвертирующими тиодигликоль (ТДГ) в гликолевые кислоты, в частности 2-оксиэтилтиогликолевую и/или тиодигликолевую.
Деструкцию связи C-Cl осуществляли с использованием микроорганизмов Pseudomonas doudoroffii шт. 70-11, Pseudomonas sp. шт 8-1, 8-2, 8-3; Corynebacterium sp. КЗБ или их ассоциатов, т.е. взятых в виде индивидуальных культур или их смесей в соотношении 1:1-1:2.
Лучшие результаты достигались при проведении деструкции при 20-30oС (лучше 28oС) на среде (pH 7.5-7.6), содержащей до 3,0 г/л иприта или его гидролизата и 7-40 г/л добавок неорганических солей в воде, например, (г/л): 3.0-5.0 (NH4)2SO4, 1.0-2.0 K2HPO4, 1.0-2.0 KH2PO4, 0.1-0.3 MgSO4, 0.01-30.0 NaCl.
Окисление ТДГ осуществляли с использованием в качестве микроорганизмов Gluconobacter oxydans или Pseudomonas sp. 8-2. При этом Ps.sp. шт. 8-2 и Gluconobacter oxydans вводили в качестве добавки в смесь, образовавшуюся в ходе деструкции, или раствор ТДГ в количестве 3-5 г/л при pH 6.5-7.5. Микроорганизмы вводят в дозе 109-1010 кл/мл.
Преимуществом способа является более высокая скорость разложения по сравнению с химическим гидролизом, полная деградация ОВ, утилизация продуктов дехлорирования.
Наиболее эффективным является использование для биодеградации иприта штаммов Pseudomonas species шт. 8-2, Pseudomonas doudorofii шт. 70-11, Corynebacterium species шт. КЗБ.
Штамм 8-2 Pseudomonas sp. был выделен из почвы г. С.-Петербурга, депонирован в Коллекции ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии 11.03.96 в группе эпифитных микроорганизмов под регистрационным номером "ВНИИСХМ Д-602".
Штамм растет на СПА или на агаризованной среде следующего состава (г/л): тиодигликоль 3.0, глюкоза 5.0; дрожжевой экстракт 2.0; (NH4)2SO4 4.0; K2HPO4 1.5; KH2PO4 1.5; MgSO4·7H2O 0.2; агар-агар 20.0, вода остальное; при pH 7.0, температуре 28oC.
При культивировании пигмент не образует, штрих на косячках агаризованной среды беловато-кремового цвета.
Клетки представляют собой на твердой среде палочки длиной 0.85-3.26 мкм и шириной 0.43-0.59 мкм. Спор не образует. Клетки подвижны, имеют жгутики на одном из полюсов. Микроорганизмы относятся к грамотрицательным.
Штамм хорошо растет на среде с аммонийным азотом, образует кислоту при росте на среде с глюкозой, галактозой, маннозой, ксилозой. Не образует кислоту на среде с сахарозой, лактозой, арабинозой, рамнозой, маннитом, фруктозой, дульцитом, инозитом.
Культура не образует индола и сероводорода, имеет положительный аэробный тест Хью-Лейфсона, каталозо- и оксидазоположительна, уреазоотрицательна, не обладает β-галактозидазной активностью. Желатину, крахмал и казеин не гидролизует. Дезаминирует фенилаланин. Способностью к денитрификации не обладает.
Штамм, как показали проведенные эксперименты, является деструктором хлорорганических соединений, в частности иприта.
Штамм Corynebacterium sp. КЗБ был выделен из почвы С.-Петербурга, депонирован в Коллекции ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии 11.03.96 в группе эпифитных микроорганизмов под регистрационным номером "ВНИИСХМ Д-604".
Штамм растет на СПА или на агаризованной среде следующего состава (г/л): тиодигликоль 3.0; глюкоза 5.0; дрожжевой экстракт 2.0; (NH4)2SO4 4.0; K2HPO4 1.5; KH2PO4 1.5; MgSO4·7H2O 0.2; агар-агар 20.0. pH 7.0. Температура 28oC.
При культивировании пигмент не образует, штрих на косячках агаризованной среды беловато-кремового цвета.
На твердой среде клетки представляют собой палочки со средними размерами 0.75x2.3 мкм. Спор не образует, клетки неподвижны, жгутиков не имеют, грамположительны.
Штамм растет на среде с аммонийным и нитратным азотом, не использует органические источники азота. Образует кислоту при росте на среде с глюкозой, маннозой, сахарозой, маннитом, не образует кислоту на среде с галактозой, ксилозой, арабинозой, рамнозой, лактозой, фруктозой, дульцитом, инозитом.
Культура не образует индола и сероводорода. Имеет положительный аэробный и анаэробный тест Хью-Лейфсона, обладает β-галактозидазной активностью, каталозо-положительна. Желатину, крахмал, казеин не гидролизует, фенилаланин не дезаминирует, восстанавливает нитраты.
Штамм является деструктором хлорорганических соединений, в том числе иприта.
Штамм Pseudomonas doudoroffii шт. 70-11 был выделен из морской воды Балтийского моря, депонирован в Коллекции ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии 11.03.96 в группе эпифитных микроорганизмов под регистрационным номером "ВНИИСХМ Д-603".
Культура хорошо растет на СПА с 3% NaCl или на агаризованной среде следующего состава (г/л): тиодигликоль 3.0; глюкоза 5.0; дрожжевой экстракт 2.0; (NH4)2SO4 4.0; KH2PO4 1.5; MgSO4·7H2O 0.2; K2HPO4 1.5 NaCl 30.0; агар-агар 20.0. pH 7.0, температура 20oC.
При культивировании пигмент не образует, штрих на косячках агаризованной среды беловато-кремового цвета.
На твердой среде клетки представляют собой палочки со средними размерами 0.5x1.3 мкм. Спор не образуют. Клетки подвижны, жгутикование - монополярный политрих. Грамотрицательны.
Культура растет на среде с аммонийным и нитратным азотом, гидролизует мочевину. Образует кислоту при росте на среде с глюкозой, маннозой, ксилозой, арабинозой, сахарозой и маннитом. Не образует кислоту на среде с лактозой, рамнозой, мальтозой, фруктозой, дульцитом, инозитом.
Не образует индола и сероводорода. Культура имеет положительный аэробный тест Хью-Лейфсона, каталозо- и оксидазо-положительна, β-галактозидазной активностью не обладает. Желатину, крахмал, казеин не гидролизует. Не дезаминирует фенилаланин. Восстанавливает нитраты.
Штамм является деструктором хлорорганических соединений, в том числе иприта.
Сущность изобретения и его практическая применимость иллюстрируется примерами.
Пример 1. 80 г иприта гидролизовали в 1000 мл воды при pH 11 в течение 4 ч. Полученный гидролизат, содержащий 0,56% хлорорганических веществ распада иприта (ХОС) и 7,2% тиодигликоля, добавляли в питательную среду (исходя из 40% от ее объема), содержащую микроорганизмы Pseudomonas sp. 8-1 и шт. 8-2 в соотношении 1:2 исходя из 1010 клеток/мл. Полученная среда содержала (г/л), тиодигликоль 28,8; ХОС 2,8; (NH4)2SO4 5,0; K2HPO4 2,0; KH2PO4 1,0; MgSO4 0,3. Вода остальное.
Смесь выдерживали в течение 9 сут при 28oC и скорости перемешивания 180 об/мин. Период полураспада ХОС 2.2 сут, скорость дехлорирования 311 мг/сут. Степень утилизации органических веществ - 10,5%. Степень деградации ХОС 100%.
После завершения процесса в среду дополнительно вводили культуру Pseudomonas sp. 8-2 в дозе 0.4·109 кл/мл и выдерживали в течение 6 сут при 28oC.
Степень деградации тиодигликоля 96%.
Пример 2. В условиях примера 1 в среду, содержащую в 1 л; 12,9 г тиогликоля, 1,0 г хлорорганических веществ, 1,5 г K2HPO4, 4,0 г (NH4)2SO4, 0,2 г MgSO4·7H2O; KH2PO4 1,5 г, 0,01 г NaCl вводили 3·109 кл/мл смеси в соотношении 1:1 Pseudomonas sp. 8-2 и 8-3, pH среды 7.5.
Смесь выдерживали 6 сут при 28oC на роторной качалке при 230 об/мин.
Время полураспада составило 1.2 сут. Скорость дехлорирования 167 мг/сут. Прирост баомассы 180%, степень утилизации субстрата 52,8%.
Через 6 сут в среду добавляли культуру, содержащую 2·1010 кл/мл Gluconobacter oxydans, выращенную на среде, содержащей в 1 л 3,0 г сорбита, 0,3 г (NH4)2SO4, 0,2 г дрожжевого автолизата, при pH 6.5 в течение 25 ч.
Степень конверсии тиодигликоля 100%.
Пример 3. В условиях примера 1 на среде, содержащей в 1 л воды 5,2 г ТДГ, 0,4 г ХОС, 3,0 г (NH4)2SO4, 1,0 г K2HPO2, 2,0 г KH2PO4, 0,1 г MgSO4 и смесь, содержащую смесь 1:1 микроорганизмов Pseudomonas sp. 8-2 и Corynebacterium sp. шт. КЗБ в общей дозе 1011 кл/мл. Смесь выдерживали 5 сут при 28oC и перемешивали (200 об/мин).
Время полураспада 0,9 сут. Скорость дехлорирования 80 мг/сут, степень утилизации субстрата 98%.
Пример 4. В условиях примера 3 при соотношении Pseudomonas sp. 8-2 и Corynebacterium sp. соответственно 2:1 и 1:2 при времени полураспада соответственно 0,8 и 0,9 сут скорости дехлорирования составили 92 мл/сут и 80 мг/сут.
Пример 5. В условиях примера 2 были проведены опыты при использовании вместо ассоциата индивидуальных штаммов Pseudomonas sp. шт. 8-2, Corynebacterium sp. шт. КЗБ и Ps. doudoroffii шт. 70-11 (последнюю культивировали при 20oC и введении в среду 20-30 г/л NaCl).
Время полураспада составляло соответственно 1,3, 1,5, 6,1 сут.
Скорости дехлорирования 157, 149 и 51 мг/сут соответственно.
Пример 6. Культуру Gluconobacter oxydans, выращенную на среде, содержащей (г/л): 3,0 г сорбита, 2,5 г автолизата дрожжей, 0,3 г (NH4)2SO4 в течение 20 ч, в дозе 3 г/л вводили в растворы, содержащие 2,0% CaCO3 и от 0,2 до 10,0% ТДГ.
Время полной конверсии составило при 0,2% ТДГ 3 сут., 2% ТДГ 9 ч, 5% ТДГ 24 ч, 10% ТДГ 42 ч. Полученная смесь содержала 2-оксиэтитиоглюколевую и тиодигликолевую кислоты.
ЛИТЕРАТУРА.
1. Харечко А.Т. и др. Российский химический журнал, 1998, т. 37, N 3, с. 40-43.
2. Attaway H. , Nelson J.O. e.a. Appl. & Environ. Microbiol., 1987, v. 53, N 7, p. 1375-1382.
3. Kaaijk J., Frijlink C., Pestic. Sci., 1977, v. 8, N 4, p. 544-548.
4. Pensci E. C., TR-ARCSL-TR-83021.AD B07518L Aberdeen Proving Grouns, MD:US Army, Res.Devel.Command, 1983.
5. Small M.J., TR-8208 (AD-B077 091) Fort Detrick, MD:US Army Med.Res. Devel.Command., 1983.
6. Биологическая дегазация отравляющих веществ. Материалы конференции НИИ НАТО. Май 1991. М., 1991.
7. Арбисман Я.С. и др. Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, Минск, 1998, т. 4, с. 8-9.2
Формула изобретения: 1. Способ биодеградации ипритсодержащих смесей путем обработки их воздействием микроорганизмов при их культивировании на ипритсодержащих средах, отличающийся тем, что обработку смесей осуществляют последовательно микроорганизмами, вызывающими деструкцию связи углерод хлор, а затем микроорганизмами, утилизирующими тиодигликоль.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для деструкции связи углерод - хлор используют штамм бактерий Pseudomonas doudorofii 70-11 ВНИИСХМ Д-603, штамм бактерий Pseudomonas species 8-1, штамм бактерий Pseudomonas species 8-2 ВНИИСХМ Д-602, штамм бактерий Pseudomonas species 8-3, штамм бактерий Corynebacterium species КЗБ ВНИИСХМ Д-604 или их ассоцианты.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что обработку осуществляют при культивировании микроорганизмов при 20 30oС на среде, содержащей до 3 г/л иприта или его гидролизатов и 7 40 г/л минеральных солей при pН 7,5 - 7,6.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что в качестве минеральных солей используют смесь, содержащую (NH4)2SO4, K2HPO4, KH2PO4, MgSO4, NaCl при следующем соотношении компонентов, г/л:
(NH4)2SO4 3 5
K2HPO4 1 2
KH2PO4 1 2
MgSO4 0,1 0,3
NaCl 0,01 30,0
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что для утилизации тиодигликоля смесь обрабатывают штаммом бактерий Pseudomonas species 8-2.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что для утилизации тиодигликоля смесь обрабатывают микроорганизмом Gluconobacter oxydans.
7. Способ по любому из пп.1 6, отличающийся тем, что микроорганизмы вводят в дозе 109 1011 кл/мл.
8. Штамм бактерий Pseudomonas species 8-2 ВНИИСХМ Д-602 биодеградатор иприта.
9. Штамм бактерий Pseudomonas doudorofii 70-11 ВНИИСХМ Д-603 - биодеградатор иприта.
10. Штамм бактерий Corynebacterium species КЗБ ВНИИСХМ Д-604 - биодеградатор иприта.