Средство для защиты от биоповреждений промышленных материалов, и строительных бетона, кирпича, древесины, а также штукатурно-отделочных материалов
Владельцы патента RU 2383613:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет (RU)
Изобретение относится к микробиологии. Средство для защиты от биоповреждений промышленных материалов и строительных бетона, кирпича, древесины представляет собой культуральную жидкость гриба Trichoderma lignorum 81/17, депонированного в ВНИИСХМ под регистрационным номером 32. Средство обладает антагонистическим действием на грибы-биодеструкторы. 4 табл.
Предлагаемое изобретение относится к микробиологической промышленности, градостроительству и производству строительных материалов. Может быть использовано для защиты зданий, сооружений, строительных материалов и древесины от грибного повреждения.
Известно, что для защиты зданий, сооружений, материалов используются химические вещества (биоциды), обладающие фунгицидной активностью. По химическому составу и строению различают неорганические соединения, галогеноуглеводороды, спирты, фенолы, альдегиды, кетоны, амины, соли аминов, гетероциклические соединения и элементорганические соединения / Биоповреждения: Учеб. пособие для биол. спец. вузов / В.Д.Ильичев, Б.В.Бочаров, А.А.Анисимов и др.: Под ред. В.Д.Ильичева. - М.: Высш.шк., 1987. - 352 с./.
Известно защитное средство для древесины /Патент ЕР №0370182, В27К 3/50; В27К 3/52; В27К 3/34; В27К 3/52, 1990 г./ на основе комплекса медной соли 2-гидроксипиридин-N-оксида и некоторых полиаминов или алканоламинов. Обработку древесины осуществляют путем погружения, опрыскивания или с помощью кисти.
Известно средство для защиты от биоразрушений неметаллических материалов /Патент РФ №2211759, В27К 3/02, В27К 3/50, C09D 5/14, С04В 41/45, 2003 г./, включающее картоцид и поверхностно-активные вещества, юглон и/или перметрин или циперметрин и/или глисол, при следующем соотношении компонентов в смеси, мас.%: картоцид - 2,0-15,0, юглон и/или перметрин или циперметрин и/или глисол - 0,001-5,0, смесь гидрофильных и липофильных поверхностно-активных веществ - 1,0-5,0, вода - остальное. Обработку осуществляют путем погружения в раствор, опрыскивания или намазывания кистью средством.
Ближайшим аналогом является средство с использованием антибиотиков в качестве защиты от биоповреждений различных промышленных материалов и изделий. Так, гризеофульвин /Лисина-Кулик Е.Г., Тютрин Б.Ф., Макарова Л.В. // Лакокрасочные материалы и их применение. - 1976. - №4. - С.47-49/ использовали для защиты от микоповреждений лакокрасочных покрытий, канамицин для повышения биоустойчивости кальций-альгинатного волокна /Ермилова И.А. Теоретические и практические основы микробиологической деструкции химических волокон. - М.: Наука, 1991. - 248 с./, нистатина и структурных фрагментов антибиотиков пенициллинового ряда для защиты памятников культуры /Curri S.B. // Biochem. Exp. Biol. - 1979. - V.15. - №3. - P.299-304/.
Недостатком использования различных средств для защиты промышленных материалов, изделий является их высокая стоимость и ограниченность действия на весь комплекс микромицетов, повреждающих промышленные материалы.
Задачей предлагаемого изобретения является создание средства защиты от биоповреждений промышленных материалов, изделий и древесины, позволяющего повысить эффективность и значительно сократить затраты на защиту материалов.
Поставленная задача достигается тем, что в известном средстве для защиты от биоповреждений промышленных материалов, изделий и древесины средство представляет собой культуральную жидкость гриба Trichoderma lignorum 81/17, депонированного в ВНИИСХМ под регистрационным номером 32.
Использование грибов-антагонистов, обладающих широким спектром действия против грибов-биодеструкторов, является оптимальным решением создания микофунгицида для защиты промышленных материалов и изделий. Одними из наиболее часто используемых в защите растений антагонистов являются микофильные грибы рода Trichoderma.
Штамм T.lignorum 81/17 (Syn.: T.viride 81/17) депонирован в качестве утилизатора лигно-целлюлозного комплекса и антагониста фитопатогенных почвенных грибов 4.05.1988 г.
Предлагаемый штамм Т.viride 81/17 оказывает угнетающее действие на такие фитопатогенные грибы, как Verticillium dahiae, Fusarium moniliforme, F. oxysporum, Botritis cinerea, и утилизирует лигнифицированные субстраты, входящие в состав грунтосмесей закрытого грунта.
Более углубленные исследования показали, что кроме подавления фитопатогенных грибных возбудителей болезней растений штамм гриба Т.viride 81/17 обладает более широким спектром антагонистических свойств и способен подавлять рост грибов-биодеструкторов: Aspergillus niger, Penicillium cyclopium, Penicillium chrisogenum, Penicillium notatum, Penicillium brevi-compactum, Cladosporium herbarum, Paecilomyces varioti, Chaetomium globosum.
Штамм Т.viride 81/17 выделен из почв пахотного поля после раскорчевки леса. Штамм поддерживается на среде Чапека и характеризуется следующими признаками.
Морфолого-культуральные признаки.
На агаризованной среде Чапека мицелий вначале белый, по мере появления конидиеносцев с конидиями переходит в темно-зеленый, войлочно-мучнистый, вегетативные гифы размером 4,5-4,8 мкм. Конидиеносцы, многократно разветвленные, в виде боковых гиф, бесцветные. Стеригмы бутылевидные, иногда грушевидные в мутовках по 2-5 штук или одиночные, размером 10-15,6×2,4-2,1 мкм. Конидии варьируют в размерах и по форме, встречаются округлые 5,0-4,2 мкм, овальные 5,1-5,9×5,7-4,6 мкм, собраны в головки темно-зеленого цвета.
Физиолого-биохимические признаки.
Из источников углерода использует глюкозу, сахарозу, лактозу, маннит, дульцит, мальтозу, слабо - сорбит, инозит, галактозу.
Из источников азота использует пептон, мочевину, гликоль, азотнокислый калий, азотнокислый натрий, сернокислый аммоний, слабо - хлористый аммоний.
Штамм хорошо растет на агаризованных средах: неохмеленном пивном сусле и Чапека. Для хранения можно использовать среду Чапека. Температура хранения 15-20°С или в холодильнике при 5°С. Гриб растет при температуре 12-30°С, оптимальная температура 20-26°С, рН 5,0-6.4.
Массовое размножение гриба возможно на соломе, ячменной лузге, древесных опилках, пропитанных минеральной средой (МС-1), (г/л): сахароза - 10 г, NH4NO3 - 5, суперфосфат - 5, MgSO4 · 5 Н2О - 0,5, KCl - 0,5, опилки, или солома, или лузга ячменя - 30, вода - 1000.
Антагонистические свойства.
Угнетает рост V.dahiae, F.moniliforme, F.oxysporum, В.cinerea.
Экспериментально определили антагонистическое действие T.viride 81/17 на грибы-биодеструкторы.
Постановка эксперимента осуществлялась в чашках Петри с агаризованной средой Чапека-Докса. К 3-дневной культуре T.viride 81/17, посеянной штрихом, подсевались грибы-биодеструкторы, выделенные в чистые культуры, табл.1.
| Таблица 1 | ||
| Антагонистическое действие T.viride 81/17 на грибы-биодеструкторы | ||
| № п/п | Грибы-биодеструкторы | Зона задержки роста гриба (см) |
| 1 | Aspergillus niger | 0,83±0,7 |
| 2 | Penicillium cyclopium | 3,67±0,4 |
| 3 | Penicillium chrysogenum | 0 |
| 4 | Penicillium notatum | 0,33±0,11 |
| 5 | Penicillium brevi-compactum | 1,30±0,53 |
| 6 | Cladosporium herbarum | 4,0±0,33 |
| 7 | Paecilomyces varioti | 0,17±0,03 |
| 8 | Chaetomium globosum | 3,30±0,11 |
Выявленная антагонистическая активность Т.viride 81/17 позволяет использовать этот гриб для защиты промышленных материалов, изделий и древесины, но не в виде мицелиальной культуры, а культуральной жидкости, не содержащей конидий и мицелия, так как гриб является активным биодеструктором, особенно древесины.
Для получения культуральной жидкости Т.viride 81/17, содержащей нативные изонитрильные антибиотики, активно выделяющиеся во внешнюю среду и во многом определяющие антагонистическую активность гриба, использовали жидкие питательные среды, оптимальные для выделения метаболитов. T.Okuda et. al. / Okuda Т. Correlation between of Trichoderma and production patterns of isonitrile antibiotics / Т.Okuda, A.Fujiwara, M.Fujiwara // Agricultural and Biological Chemistry, 1982. - V.46. - P.1811-1822. / обнаружил, что Т.viride, Т.hamatum, Т.harrsianum и T.koningii способны к образованию изонитрильных антибиотков.
Пример 1.
Состав жидкой питательной среды: сахар - 10 г, опилки (в виде муки) - 10 г, отруби - 20 г, NaNO3 - 3 г, KH2PO4 - 3 г, MgSO4 - 0,5 г, вода - 1 л.
Время культивирования 14 дней в термостате при температуре 24°С.
Полученную биомассу отфильтровывали через обеззоленные бумажные фильтры. Очищенную от мицелия и спор культуральную жидкость фильтровали через бактериальные фильтры («СФ» и «ЕК»). Полученный фильтрат проверяли на стерильность микроскопическим методом или помещали в термостат на случай появления мицелия. Стерильный фильтрат использовали как нативную антибиотическую жидкость для подавления роста грибов, повреждающих промышленные материалы, изделия и древесину.
Пример 2.
Активность нативной антибиотической жидкости определяли методом бумажных дисков в чашках Петри с агаризованной питательной средой Чапека-Докса. Бумажные диски пропитывали нативной антибиотической жидкостью и помещали в центр чашки Петри со средой, в контрольных чашках диск смачивали 5% метацидом, широко используемым для защиты материалов от биоповреждений, табл.2.
| Таблица 2 | |||
| Активность нативной антибиотической жидкости Т.viride 81/17 и 5% раствора метацида в отношении культур грибов-биодеструкторов | |||
| № п/п |
Грибы-биодеструкторы | Зона задержки роста грибов (см) | |
| 5% p-p метацида | Нативная антибиотическая жидкость | ||
| 1 | Aspergillus niger | 0,3±0,3 | 0,4±0,34 |
| 2 | Penicillium cyclopium | 1,0±0,57 | 0,6±0,25 |
| 3 | Penicillium chrysogenum | 0,4±0,06 | 0,4±0,06 |
| 4 | Penicillium notatum | 0,2±0,06 | 0,3±0,18 |
| 5 | Penicillium brevi-compactum | 1,0±0,0 | 0,6±0,04 |
| 6 | Cladosporium herbarum | 1,3±0,33 | 0,9±0,09 |
| 7 | Paecilomyces varioti | 1,5±0,0 | 0,9±0,13 |
| 8 | Chaetomium globosum | 1,2±0,2 | 1,5±0,15 |
Пример 3.
Грибостойкость материалов, обработанных нативной антибиотической жидкостью, определяли следующим образом. Обрезки деловой древесины и куски кирпича обрабатывали нативной антибиотической жидкостью, выдерживали до полного высыхания и наносили на поверхность суспензию смеси грибов пипеткой. В качестве контроля использовали 5% метацид и воду. Обработанные образцы помещали в эксикаторы над зеркалом воды на 28 суток.
В результате эксперимента получены следующие результаты. На кирпиче и деревянных брусках, обработанных нативной антибиотической жидкостью, не появилось видимых признаков роста грибов. На кирпиче и деревянных брусках, обработанных 5% метацидом, наблюдали рост гриба Aspergillus niger, обработанных водой, отмечен рост грибов Aspergillus niger, Cladosporium herbarum, Penicillium chrysogenum.
Для выявления способности к утилизации лигнифицированных субстратов гриб Т.viride выращивали в течение 15 суток при температуре 26-28°С на обессмоленных опилках сосны, увлажненных минеральной средой Чапека. Содержание лигнина в субстрате (опилках сосны до и после воздействия на субстрат гриба) определяли с 72% серной кислотой по модификации Комарова. Полученные результаты приведены в табл.3.
| Таблица 3 | |||
| Результаты воздействия Т.viride 81/17 на древесину сосны | |||
| Субстрат | Содержание лигнина, % | Конверсия лигнина в % к лигнину древесины | |
| в исходной древесине | в древесине после воздействия грибов | ||
| Обессмолен- ные опилки сосны |
28,7±1,0 | 20,0±1,0 | 30,0 |
При применении лигнифицированных субстратов для приготовления различных компостов и удобрительных смесей на поверхности грунтосмеси состава (в %): опилки - 50%, торф - 10%, биоорганика (птичий помет - 30, коровяк - 10) вносили препарат, основой которого была культура Т.viride 81/17. Для приготовления препарата маточную культуру гриба выращивали на смеси опилок и ячменной лузги, пропитанной минеральной средой (МС-1) состава: сахароза - 10, NH4NO3 - 3, суперфосфат - 3, MgSO4·5 Н2О - 0,5, KCl - 0,5, вода - 1000. Биомассу гриба, состоящую из конидий, хламидоспор, мицелия, высушивали при температуре 40°С. Опытные партии препарата испытывали в теплицах с использованием лигнифицированных субстратов для грунтосмесей вышеописанного состава. Препарат вносился на поверхность грунтосмеси из расчета 2×107 конидий и хламидоспор в 1 мл суспензии (табл.4).
| Таблица 4 | |||
| Результаты воздействия Т.viride 81/17 на грунтосмесь закрытого грунта | |||
| Субстрат | Содержание лигнина в грунтосмеси, % | Конверсия лигнина, % к лигнину грунтосмеси | |
| в исходной грунтосмеси | после воздействия гриба | ||
| Грунто- смесь |
28,0±1,0 | 18,0±1,0 | 36,5 |
Использование предлагаемого штамма Т.viride 81/17 обеспечивает утилизацию трудноминерализуемых лигнифицированных отходов промышленности и агропромышленного комплекса, уничтожает болезни растений, вызванные грибной микрофлорой, что позволяет снизить применение пестицидов при выращивании сельскохозяйственных растений и получать диетическую сельскохозяйственную продукцию.
Предложенное средство позволяет повысить эффективность и значительно сократить затраты на защиту материалов.
Средство для защиты от биоповреждений промышленных материалов и строительных бетона, кирпича, древесины, а также штукатурно-отделочных материалов, отличающееся тем, что средство представляет собой культуральную жидкость гриба Trichoderma lignorum 81/17, депонированного в ВНИИСХМ под регистрационным номером 32.
