Oil-oxidation properties of  Micrococcus  bacteria isolated from the Nakhodka Bay seawater of the Sea of Japan

Julia Sergeevna Golozubova; Голозубова Юлия Сергеевна; Lyubov Stepanovna Buzoleva; Бузолева Любовь Степановна; Elena Aleksandrovna Bogatyrenko; Богатыренко Елена Александровна; Alexandra Vyacheslavovna Kim; Ким Александра Вячеславовна; Alena Igorevna Eskova; Еськова Алена Игоревна

doi:10.17816/snv201872101

Нефтеокисляющие свойства бактерий рода Micrococcus, выделенных из бухты Находка залива Петра Великого (Японское море)

Авторы: Голозубова Ю.С.¹, Бузолева Л.С.¹, Богатыренко Е.А.¹, Ким А.В.¹, Еськова А.И.¹
Учреждения:
1. Дальневосточный федеральный университет
Выпуск: Том 7, № 2 (2018)
Страницы: 13-16
Раздел: 03.02.00 – общая биология
URL: https://snv63.ru/2309-4370/article/view/21700
DOI: https://doi.org/10.17816/snv201872101
ID: 21700

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Полный текст
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

В данной статье показана нефтеокисляющяя способность бактерий рода Micrococcus, выделенных из поверхностных вод бухты Находка залива Петра Великого Японского моря. Бактерии рода Micrococcus известны как наиболее активные деструкторы нефтеуглеводородов в естественных биотопах загрязненных объектов. В стерильные пенициллиновые флаконы с жидкой минеральной средой Ворошиловой – Диановой, содержащей 2,5% нефти или нефтепродуктов, вносили 10⁵ клеток исследуемых бактерий. Изучение способности разлагать нефтеуглеводороды бактериями данного рода проводили c помощью гравиметрического метода в течение 30 суток. Была показана деструкция таких источников нефтеуглеводородов, как нефть, бензин, мазут и дизельное топливо. Выявлено, что бактерии рода Micrococcus показывают высокую нефтеокисляющую способность и разлагают 65–99,9% нефти и нефтепродуктов в течение 30 суток. Было показано, что источником нефтеуглеводородов с наибольшей способностью к утилизации данным родом бактерий являлся бензин. Деструкция данного источника нефтеуглеводородов бактериями на 15–20-е сутки составляла 99% от начальной концентрации. Наименьшая способность разложения бактериями рода Micrococcus была выявлена для дизельного топлива.

Ключевые слова

нефтеокисляющие бактерии, Micrococcus sp., мазут, бензин, нефть, дизельное топливо, бухта Находка, антропогенное загрязнение, морские микроорганизмы, экологический мониторинг, Японское море, залив Петра Великого, гравиметрический метод, деструкция нефтеуглеводородов

Полный текст

Актуальность исследований

В прибрежных акваториях залива Петра Великого вблизи крупных городов вследствие выбросов неочищенных бытовых отходов и судоходства традиционно отмечается повышенное содержание нефти и нефтепродуктов [1–3]. Одним из наиболее перспективных способов ликвидации загрязнения морей является биоремедиация, представляющая собой совокупность методов очистки окружающей среды за счет биохимической активности различных живых объектов, в том числе морских микроорганизмов и микроорганизмов нефтяных залежей [4; 5].

Экологическое значение бактерий как разрушителей углеводородов нефти в море очень велико, так как известно, что более высокоорганизованные формы организмов не могут осуществлять их полную деструкцию. В прибрежной зоне, постоянно загрязняющейся нефтью и нефтепродуктами, формируются специфические сообщества гетеротрофных микроорганизмов, которые обладают способностью окислять широкий спектр углеводородов и продуктов их трансформации [6]. В настоящее время описано 70 родов углеводородоокисляющих микроорганизмов, из них 28 родов бактерий, 30 родов мицелиальных грибов и 12 родов дрожжей [7]. Бактерии рода Microccoccus известны как деструкторы нефтепродуктов в естественных биотопах загрязненных объектов [8].

Бухта Находка залива Петра Великого испытывает сильное нефтяное загрязнение [9–11]. В 2016 г. в бухте Находка в 70,8% проб концентрация нефтеуглеводородов была выше предельно допустимого значения [12]. К настоящему времени большинство микробиологических исследований бухты Находка рассматривают только сезонную изменчивость ОМЧ гетеротрофных бактерий, физиолого-трофических групп, в том числе нефтеокислящих бактерий [13; 14]. Таким образом, целью работы стало изучение нефтеокисляющих свойств бактерий рода Micrococcus, выделенных из бухты Находка Японского моря, утилизировать нефтеуглеводороды, такие как дизельное топливо, нефть, мазут и технический бензин.

Материал и методы исследований

Штаммы бактерий рода Micrococcus (Н1, Н2) были получены из проб морской воды бухты Находка залива Петра Великого (Японское море). Материалом для исследования послужили пробы поверхностных вод бухты, отобранные в августе 2015 г. (рис. 1). Пробы морской воды отбирались шприцем на глубине 15–20 см в пластиковый шприц (V = 20 мл) и обрабатывались в течение 3–6 часов. Посев проб воды производился методом последовательных разведений с высевом на поверхность среды Ворошиловой – Диановой с добавлением 2,5% нефти и нефтепродуктов [15; 16]. Инкубировали в течение 2 суток при комнатной температуре. Следующим этапом работы стало изучение фенотипических свойств полученных бактериальных изолятов. Морфологию клеток и колоний, подвижность, наличие спорообразования, физиолого-биохимические признаки, окраску по Граму, культуральные свойства учитывали в соответствии с классическими микробиологическими методами [17]. Идентификацию Micrococcus sp. проводили с помощью определителя Берджи [18].

Рисунок 1 – Карта-схема района исследования – бухта Находка Залива Петра Великого (Японское море)

Для изучения углеводородокисляющей способности штаммов Micrococcus sp. Н1 и Н2 клетки бактерий в концентрации 10⁵ КОЕ/мл инокулировали в стерильные пенициллиновые флаконы с жидкой средой Ворошиловой – Диановой с добавлением 2,5% нефти или нефтепродуктов [15; 16]. Для получения достоверных результатов учитывали процент естественных потерь нефтеуглеводородов за счет окисления, не связанных с деятельностью микроорганизмов. В качестве контроля была использована жидкая среда Ворошиловой – Диановой с добавлением 2,5% нефти или нефтепродуктов без добавления суспензии с микроорганизмами. Все опыты повторяли трижды. Изучение способности разлагать нефтеуглеводороды проводили c помощью гравиметрического метода в течение 30 суток [19]. Статистическую обработку проводили с использованием параметрических методов. Достоверность различий оценивали по критерию Стьюдента [20]. Об изменении численности клеток бактерий судили по изменению оптической плотности опытных растворов. Измерения проводили при длине волны 540 нм на спектрофотометре UV-1800 SHIMADZU.

Результаты исследований и их обсуждение

Бактерии рода Micrococcus продемонстрировали высокую нефтеокисляющую способность, разложив 65–99% нефти и нефтепродуктов через 30 суток. Было показано, что источником нефтеуглеводородов с наибольшей способностью к утилизации исследуемыми бактериями являлся бензин. Деструкция данного нефтепродукта бактериями на 30 сутки составляла около 99% от начальной концентрации. Наименьшая способность разложения бактериями рода Micrococcus была выявлена для дизельного топлива. Скорость деструкции нефтеуглеводородов бактериями рода Micrococcus является штаммоспецифичной с сохранением высокой степени деструкции нефтеуглеводородов (табл. 1).

Таблица 1 – Способность штаммов Micrococcus sp. (Н1, Н2) к окислению дизельного топлива, нефти, бензина и мазута на 30 сутки

Вид субстрата	Начальная концентрация субстрата, г/дм³	Н1		Н2
Вид субстрата	Начальная концентрация субстрата, г/дм³	Конечная концентрация нефтепродукта, г/дм³	Степень деструкции, %	Конечная концентрация нефтепродукта, г/дм³	Степень деструкции, %
Нефть	21,98 ± 0,01	2,36 ± 0,01	89,26	7,8 ± 0,01	65
Дизельное топливо	23,04 ± 0,02	4,68 ± 0,02	79,69	2,58 ± 0,03	88,8
Мазут	34,46 ± 0,03	2,72 ± 0,04	92,11	9,18 ± 0,02	73,3
Бензин	15,98 ± 0,01	0,14 ± 0,01	99,9	0,02 ± 0,01	99,9

Примечание. Показатели M ± m; * различия статистически значимы по отношению к контролю (p < 0,05).

Наиболее эффективно разложение бензина происходит в первые дни их взаимодействия с микроорганизмами рода Micrococcus. На 15–20-е сутки бактерии разложили бензин практически полностью, а дальнейший рост их численности обусловлен утилизацией продуктов распада нефтеуглеводородов (органических кислот, спиртов, альдегидов и т.п.) (табл. 2).

Таблица 2 – Оптическая плотность штаммов Micrococcus sp. (Н1, Н2) и степень деструкции бензина на различные сутки эксперимента

Сутки эксперимента	Н1		Н2
Сутки эксперимента	Оптическая плотность бактерий	Степень деструкции бензина, %	Оптическая плотность бактерий	Степень деструкции бензина, %
5 сутки	0,020 ± 0,003	98,25	0,030 ± 0,006	75,00
10 сутки	0,050 ± 0,002	98,87	0,070 ± 0,004	83,73
15 сутки	0,070 ± 0,004	98,87	0,100 ± 0,003	99,50
20 сутки	0,100 ± 0,003	99,00	0,157 ± 0,004	99,62
25 сутки	0,185 ± 0,001	99,9	0,310 ± 0,007	99,9
30 сутки	0,180 ± 0,002	99,9	0,300 ± 0,001	99,9

Примечание. Показатели M ± m; * различия статистически значимы по отношению к контролю (p < 0,05).