Штамм бактерий desulfovibrio sp. vk-9 для очистки кислых сточных вод от ионов тяжелых металлов

Изобретение относится к промышленной микробиологии. Штамм бактерий Desulfovibrio sp. VK-9 обладает высокой устойчивостью к повышенным концентрациям ионов меди (до 125 мг/л), ионов никеля (до 250 мг/л), ионов кобальта (до 350 мг/л) и ионов кадмия (до 60 мг/л) и может быть использован при очистке кислых промышленных сточных вод машиностроительных, приборостроительных, электротехнических, горно-обогатительных предприятий, гальванических производств, а также для очистки кислых шахтных вод от повышенных концентраций ионов меди и других тяжелых металлов. Штамм Desulfovibrio sp. депонирован во Всероссийской коллекции Микроорганизмов Института биохимии и физиологии микроорганизмов РАН ИБФМ под регистрационным номером ВКМ В-3000D. Изобретение позволяет повысить степень очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов. 2 табл., 4 пр.

 

Штамм бактерий Desulfovibrio sp. VK-9 выделен из слоистых матов с деревянной конструкции, затопленной водой на выходе из штольни, Акатуйское месторождение полиметаллических руд (Забайкальский край). Штамм характеризуется высокой устойчивостью к повышенным концентрациям ионов меди (до 125 мг/л), ионов никеля (до 250 мг/л), ионов кобальта (до 350 мг/л) и ионов кадмия (до 60 мг/л). Штамм способен к росту при широких значениях рН от 2,7 до 7,5.

Изобретение относится к промышленной микробиологии и касается получения нового штамма бактерий, которые могут быть использованы в биотехнологии очистки кислых промышленных сточных вод машиностроительных, приборостроительных, электротехнических, горно-обогатительных предприятий, гальванических производств, а также для очистки кислых шахтных вод от повышенных концентраций ионов меди и других тяжелых металлов.

Известен способ биосорбционной очистки воды от ионов тяжелых металлов с помощью дрожжей Saccharomyces cerevisiae (RU 2509734). Биомасса пивоваренных дрожжей способна утилизировать очистные воды, содержащие цинк (20 мг/дм3), никель (100 мг/дм3), медь (40 мг/дм3). Недостатком предложенного способа является неспособность его осуществления в кислых сточных водах, так как используемая дрожжевая культура способна расти при pH раствора 5,5-8,0.

Известно об использовании сульфатредуцирующих бактерий для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов. Образуемый сульфатредуцирующими бактериями сероводород в процессе биохимической очистки связывает ионы тяжелых металлов в нерастворимые сульфиды.

Известен штамм бактерий Desulfovibrio sp. СВБ-2 (RU 2269571), используемый для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов. Предлагаемый штамм выделен из промышленного стока гальванических производств, содержащих ионы тяжелых металлов. Однако указанная в патенте суммарная концентрация тяжелых металлов в используемых очистных водах составляет 197,9 мг/л, а меди - 8,9 мг/л. В сточных водах металлургических предприятий концентрация ионов меди может достигать 300 мг/л. Штамм СВБ-2 растет при рН 6,5-8,5, оптимум 7,2.

Недостатком штамма СВБ-2 является недостаточно высокая устойчивость к ионам тяжелых металлов, в частности ионам меди, что существенно ограничивает его использование в биотехнологиях. Ткже невозможно его применение в кислых сточных водах, имеющих рН < 5,0.

Известен штамм Desulfovibrio halophilus RETECH-SRB-I (CN 101434916), депонированный в китайском центре коллекции типовых культур (CCTCC) (университет Ухани) с номером депозита M207060, используемый для очистки кислых шахтных сточных вод от тяжелых металлов. Штамм способен очищать кислые шахтные воды со значением рН от 1,5 до 6,0 от ионов металлов в различных концентрациях: Cu2+ - 0,07-0,6 г/л; Zn2+ - 0,5-1,0 г/л; As3+- 1,2-2,8 г/л; Fe2+- 1,0-2,0 г/л; Fe3+- 0,3-3 г/л. К недостаткам предложенного штамма можно отнести его неспособность к росту на таких высокотоксичных металлах,как кадмий и никель, что ограничивает применение штамма в сточных водах гальванических производств и сточных водах других производств, содержащих один из самых токсичных металлов - кадмий. Кроме того, штамм имеет менее широкий спектр значений рН,при которых возможно его применение в биотехнологиях очистки сточных вод.

Наиболее близким по сущности и достигаемому результату к заявленному изобретению является штамм бактерии Desulfovibrio sp. для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов (RU 2542402). Штамм бактерий Desulfovibrio sp. A 4/1 выделен из илового отложения отстойника воды из системы охлаждения плавильных печей Челябинского металлургического комбината. Штамм характеризуется высокой устойчивостью к повышенным концентрациям ионов меди (до 600 мг/л) и других двухвалентных катионов металлов. Недостатком штамма Desulfovibrio sp. является его неспособность к росту при кислых значениях рН, оптимальный рН среды для штамма A 4/1 равен 7,2.

Задача изобретения - получение устойчивого к металлам, высокоактивного штамма сульфатредуцирующих бактерий, используемого для очистки кислых сточных вод от ионов тяжелых металлов.

Технический результат - применение штамма бактерий Desulfovibrio sp. VK-9 для очистки кислых сточных вод, включая шахтные, от ионов тяжелых металлов.

Штамм Desulfovibrio sp. VK-9 депонирован Всероссийской коллекцией микроорганизмов (ВКМ) Института биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К.Скрябина РАН (ИБФМ) под регистрационным номером ВКМ В-3000D.

Предлагаемый штамм Desulfovibrio sp. VK-9 не известен в науке и технике, поэтому свойства, которые он проявляет, являются новыми, а следовательно, заявленное решение обладает изобретательским уровнем.

Анализ нуклеотидной последовательности гена 16S рРНК штамма VK-9 показал, что предлагаемый штамм является новым штаммом и принадлежит к роду Desulfovibrio.

Полученный штамм характеризуется следующими признаками.

Культурально-морфологические признаки патентуемого штамма определяют при его культивировании на стандартной пресноводной среде Видделя (Widdel, Bak, 1992). Температура культивирования штамма составляет +28 ºС. Выращивание проводят в течение3-4 суток без ионов металлов, 7-8 суток с добавлением ионов металлов в концентрации 100 мг/л и более.

Родовое и видовое название штамма - штамм бактерий Desulfovibrio sp. VK-9.

Происхождение - выделен из слоистых матов с деревянной конструкции, затопленной водой на выходе из штольни, Акатуйское месторождение полиметаллических руд (Забайкальский край).

Морфологическая характеристика - форма клеток - вибрион, размером 0,5-1,0×3,0×5,0 мкм.

Спорообразование - нет.

Реакция по Граму - отрицательная.

Подвижность клеток - подвижные.

Физиологическая характеристика - отношение к кислороду - анаэробные.

В качестве субстрата для роста используют лактат. Лактат метаболизируют по пути неполного окисления с образованием ацетата. Штамм устойчив к ионам меди (до 125 мг/л), кобальта (до 350 мг/л), никеля (до 250 мг/л), кадмия (до 60 мг/л). При культивировании штамма с ионами Fe2+ образуют черный осадок сульфидов железа. Штамм способен к росту при значениях рН от 3 до 7,5. Оптимальный рН среды 5,0-5,5.

Полезное свойство, в связи с которым культура депонируется - осаждение ионов тяжелых металлов в концентрациях, превышающих 100 мг/л, сероводородом.

Условия культивирования - пресноводная среда Видделя.

Условия хранения - сохраняется путем пересевов на среде культивирования или лиофилизированным.

Пример 1. Исследование способности штамма бактерий Desulfovibrio sp. VK-9 ВКМ В-3000D к осаждению ионов меди.

Чистую культуру СРБ Desulfovibrio sp. VK-9 ВКМ В-3000D культивировали на синтетической среде, содержащей ионы меди в концентрации 125 мг/л.

Посев проводили в стерильном ламинарном шкафу, который перед этим дезинфицировали ультрафиолетом 30 минут. Перед посевом синтетическую среду (таблица 1) доводили до кипения и затем быстро охлаждали под струей холодной воды для удаления растворенного кислорода. В охлажденную до комнатной температуры среду вносили питательные вещества (таблица 2) (в расчете на 1 л) в следующей последовательности: витамины (2 мл), раствор солей (10 мл), раствор кофакторов (1 мл), органический субстрат - лактат (1,6 мл), раствор H2SO4 (при внесении рН доводится до 4,5), H2S (2 мл). Перед внесением сероводорода добавляли маточный раствор меди в количестве 2 мл на 1 литр синтетической среды.

Во флаконы на 120 мл вносили около 50 мл синтетической среды с внесенными в нее добавками и 10 мл инокулята (культуры бактерий), после чего доливали средой до верха. Резиновые пробки притирали к краям флаконов с помощью стерильной иглы, что уменьшало вероятность проникновения кислорода воздуха. В конце посева флаконы закрывали алюминиевыми колпачками, запечатывали флакон закаточной машинкой и помещали термостат при температуре 28 ºС.

Медь осаждается в виде сульфида на дне флакона.

Таблица 1 - Состав синтетической среды

Реактив Концентрация, мг/л
Na2SO4 4000
MgCl2 6H2O 400
NaCl (25%) 0,0125*
FeSO4*7H2O 2,1
H3BO3 0,03
MnCl2*4H2O 0,1
CoCl2*6H2O 0,19
NiCl2*6H2O 0,024
CuCl2*2H2O 0,002
ZnSO4*7H2O 0,144
Na2MoO4*2H2O 0,036
CuSO4*7H2O 750
H2O 1 л
* - мл/л

Таблица 2 - Состав питательных веществ, добавляемых к синтетической среде

Раствор (вносимое количество на 1 литр синтетической среды) Реактив Концентрация
1. Витамины
(2 мл/л)
4-аминобензойная кислота 4 мг/л
Биотин (витамин Н) 1 мг/л
Никотиновая кислота (витамин В5) 10 мг/л
Кальция пантотенат (витамин В3) 5 мг/л
Пиридоксин дигидрохлорид (витамин В6) 15 мг/л
Цианкобаламин (витамин В12) 5 мг/л
Тиамин (витамин В1) 10 мг/л
Рибофлавин (витамин В2) 0,5 мг/л
Фолиевая кислота 0,2 мг/л
2. Раствор солей
(10 мл/л)
KH2PO4 20 г/л
NH4Cl 25 г/л
NaCl 100 г/л
KCl 50 г/л
CaCl2 11,3 г/л
H2O 1 л
3. Раствор кофакторов
(1 мл/л)
Na OH 4 г/л
Na2SeO3 x 5H2O 6 мг/л
Na2W O4 x2H2O 8 мг/л
4. Раствор Na2S
(2 мл/л)
Na2S x 9 H2O 4,8 г

Пример 2. Исследование способности штамма бактерий Desulfovibrio sp. VK-9 ВКМ В-3000D к осаждению ионов никеля.

Чистую культуру СРБ Desulfovibrio sp. VK-9 ВКМ В-3000D культивировали на синтетической среде, содержащей двухвалентный никель в концентрации 250 мгNi/л.

Посев проводили в стерильном ламинарном шкафу, который перед этим дезинфицировали ультрафиолетом 30 минут. Перед посевом синтетическую среду (таблица 1) доводили до кипения и затем быстро охлаждали под струей холодной воды для удаления растворенного кислорода. В охлажденную до комнатной температуры среду вносили питательные вещества (таблица 2) (в расчете на 1 л) в следующей последовательности: витамины (2 мл), раствор солей (10 мл), раствор кофакторов (1 мл), органический субстрат - лактат (1,6 мл), раствор H2SO4 (при внесении рН доводится до 4,5), раствор сульфида натрия (2 мл). Стоковый раствор никеля добавляли в количестве 25 мл на 1 литр синтетической среды (таким образом, достигалась концентрация никеля в среде 250 мг/л).

Во флаконы на 120 мл вносили около 50 мл синтетической среды с внесенными в нее добавками и 10 мл инокулята (культуры бактерий), после чего доливали средой до верха. Резиновые пробки притирали к краям флаконов с помощью стерильной иглы, что уменьшало вероятность проникновения кислорода воздуха. В конце посева флаконы закрывали алюминиевыми колпачками, запечатывали флакон закаточной машинкой и помещали термостат при температуре 28 ºС.

Никель осаждается в виде сульфида на дне флакона.

Пример 3. Исследование способности штамма бактерий Desulfovibrio sp. VK-9 ВКМ В-3000D к осаждению ионов кобальта.

Чистую культуру СРБ Desulfovibrio sp. VK-9 ВКМ В-3000D культивировали на синтетической среде, содержащей двухвалентный кобальт в концентрации 350 мгСо(II)/л.

Посев проводили в стерильном ламинарном шкафу, который перед этим дезинфицировали ультрафиолетом 30 минут. Перед посевом синтетическую среду (таблица 1) доводили до кипения и затем быстро охлаждали под струей холодной воды для удаления растворенного кислорода. В охлажденную до комнатной температуры среду вносили питательные вещества (таблица 2) (в расчете на 1 л) в следующей последовательности: витамины (2 мл), раствор солей (10 мл), раствор кофакторов (1 мл), органический субстрат - лактат (1,6 мл), раствор H2SO4 (при внесении рН доводится до 4,5), раствор сульфида натрия (2 мл). Стоковый раствор кобальта добавляли в количестве 35 мл на 1 литр синтетической среды (таким образом, достигалась концентрация кобальта в среде 350 мг/л).

Во флаконы вносили около 50 мл синтетической среды с внесенными в нее добавками и 10 мл инокулята (культуры бактерий), после чего доливали средой до верха. Резиновые пробки притирали к краям флаконов с помощью стерильной иглы, что уменьшало вероятность проникновения кислорода воздуха. В конце посева флаконы закрывали алюминиевыми колпачками, запечатывали флакон закаточной машинкой и помещали термостат при температуре 28 ºС.

Кобальт осаждается в виде сульфида на дне флакона.

Пример 4. Исследование способности штамма бактерий Desulfovibrio sp. VK-9 ВКМ В-3000D к осаждению ионов кадмия.

Чистую культуру СРБ Desulfovibrio sp. VK-9 ВКМ В-3000D культивировали на синтетической среде, содержащей двухвалентный кадмия в концентрации 60 мгCd(II)/л.

Посев проводили в стерильном ламинарном шкафу, который перед этим дезинфицировали ультрафиолетом 30 минут. Перед посевом синтетическую среду (таблица 1) доводили до кипения и затем быстро охлаждали под струей холодной воды для удаления растворенного кислорода. В охлажденную до комнатной температуры среду вносили питательные вещества (таблица 2) (в расчете на 1 л) в следующей последовательности: витамины (2 мл), раствор солей (10 мл), раствор кофакторов (1 мл), органический субстрат - лактат (1,6 мл), раствор H2SO4 (при внесении рН доводится до 4,5), раствор сульфида натрия (2 мл). Стоковый раствор кадмия добавляли в количестве 6,0 мл на 1 литр синтетической среды (таким образом, достигалась концентрация кадмия в среде 75 мг/л).

Во флаконы объемом 120 мл вносили около 50 мл синтетической среды с внесенными в нее добавками и 10 мл инокулята (культуры бактерий), после чего доливали средой до верха. Резиновые пробки притирали к краям флаконов с помощью стерильной иглы, что уменьшало вероятность проникновения кислорода воздуха. В конце посева флаконы закрывали алюминиевыми колпачками, запечатывали флакон закаточной машинкой и помещали термостат при температуре 28 ºС.

Кадмий осаждается в виде сульфида на дне флакона.

Штамм бактерий Desulfovibrio sp. VK-9 для очистки кислых сточных вод от ионов тяжелых металлов, депонированный во Всероссийской коллекции микроорганизмов ИБФМ РАН под регистрационным номером ВКМ В-3000D.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к биотехнологии, прикладной микробиологии и может быть использовано для применения в качестве продуцента душистых соединений. Штамм микроводоросли Chlorella vulgaris Beyerinck SMP-1802153, обладающий способностью синтезировать смесь душистых веществ, аналогичную резиноиду дубового мха, депонирован в коллекции микроводорослей ИФР РАН (IPPAS) под регистрационным номером Chlorella vulgaris Beyerinck IPPAS C-2019.

Изобретение относится к области биотехнологии и может быть использовано для рекомбинантного получения CTR1. Получают плазмидную ДНК pNdCTR1, кодирующую гибридный полипептид GST-NdCTR1, состоящий из N-концевого полипептидного фрагмента глутатион-S-трансферазы (GST), соединенного через сайт гидролиза тромбином с полипептидным фрагментом N-концевого домена высокоаффинного импортера меди человека CTR1 (NdCTR1).
Изобретение относится к биотехнологии. Предложен штамм Enterococcus durans кос 37 б №19, обладающий высокой антагонистической способностью по отношению к условно-патогенной и патогенной микрофлоре.

Группа изобретений относится к штаммам микроорганизмов Lactobacillus plantarum MCC1 DSM 23881 и Lactobacillus gasseri MCC2 DSM 23882 и их применению в качестве антиоксидантных протеолитических ингредиентов для приготовления пищевого продукта или пищевой добавки.

Предложены варианты бактерий Escherichia coli, являющихся продуцентами янтарной кислоты. Бактерия Escherichia coli модифицирована таким образом, что гены асkА, pta, рохВ, ldhA, adhE, ptsG в ней инактивированы, экспрессия генов galP и glk усилена, и бактерия обладающий активностью пируват карбоксилазы.

Заявленная группа изобретений относится к области иммунологии. Штаммы вида Streptococcus pneumoniae депонированы в Государственной коллекции патогенных микроорганизмов III-IV групп патогенности ФГБУ «Научный центр экспертизы средств медицинского применения» Минздрава России под регистрационными номерами 296, 297, 298.

Группа изобретений относится к биотехнологии и может быть использована для очистки почвы от загрязняющих веществ. Предложена композиция из 11 штаммов бактерий, способных метаболизировать ароматические нитросоединения и устойчивых к антибиотикам и тяжелым металлам.

Изобретение относится к микробиологии, фармакологии и медицине и может быть использовано для получения диагностического аллергена. Штамм Candida albicans var.

Изобретение относится к микробиологии и биотехнологии, а именно технологии производства препаратов, предназначенных для очистки почв и воды от нефтезагрязнений. Препарат содержит твердый субстрат-носитель и иммобилизованную на его поверхности биомассу бактерий Pseudomonas panipatensis ВКПМ В-10593 в концентрации 1×109 клеток/см3.
Изобретение относится к биотехнологии. Штамм Saccharomyces cerevisiae А-1, обладающий высокой продуктивностью, депонирован во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов под регистрационным номером Saccharomyces cerevisiae ВКПМ Y-4066.
Группа изобретений относится к молочной промышленности. Комбинация молочнокислых бактерий для генерации вкуса и аромата в продуктах на молочной основе и комбинация молочнокислых бактерий для ферментации молочных продуктов представляют собой штамм Lactococcus lactis subsp.

Изобретение относится к биотехнологии. Способ предусматривает обработку семян биопрепаратом, в качестве которого используют культуру лактобактерий Enterococcus durans ВКПМ В-10093, смешанную со свекловичной мелассой в заданном соотношении.
Изобретение относится к биотехнологии. Предложен штамм Enterococcus durans кос 37 б №19, обладающий высокой антагонистической способностью по отношению к условно-патогенной и патогенной микрофлоре.

Изобретение относится к биотехнологии и представляет собой рекомбинантный штамм бактерий Escherichia coli N16 (pM.AluBI), являющийся продуцентом ДНК-метилтрансферазы AluBI, переносящей метальную группу с S-аденозил-L-метионина (SAM) на 6-й атом азота аденинового основания сайта узнавания, с образованием метилированной последовательности 5′-(m6A)GCT-3′/3′-TCG(m6A)-5′ на обеих цепях ДНК.

Изобретение относится к санитарной микробиологии. Дифференциально-диагностическая питательная среда содержит аланин, натрия хлорид и дистиллированную воду в заданных соотношениях компонентов.

Группа изобретений относится к штаммам микроорганизмов Lactobacillus plantarum MCC1 DSM 23881 и Lactobacillus gasseri MCC2 DSM 23882 и их применению в качестве антиоксидантных протеолитических ингредиентов для приготовления пищевого продукта или пищевой добавки.

Заявленная группа изобретений относится к области иммунологии. Штаммы вида Streptococcus pneumoniae депонированы в Государственной коллекции патогенных микроорганизмов III-IV групп патогенности ФГБУ «Научный центр экспертизы средств медицинского применения» Минздрава России под регистрационными номерами 296, 297, 298.

Группа изобретений относится к биотехнологии и может быть использована для очистки почвы от загрязняющих веществ. Предложена композиция из 11 штаммов бактерий, способных метаболизировать ароматические нитросоединения и устойчивых к антибиотикам и тяжелым металлам.
Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано при производстве кормов для животных, птиц и рыб. Смешанная культура микроорганизмов содержит бактерии Cellulosimicrobium funkei ВКПМ АС-1948, дрожжеподобный гриб Trichosporon mycotoxinivorans ВКПМ Y-3975, Saccharomyces cerevisiae ВКПМ Y-3585 в соотношении 1:1:1 соответственно.

Изобретение относится к области микробиологии. Способ предусматривает накопление биомассы бледных трепонем в жидкой накопительной питательной среде.

Изобретение относится к микробиологии и биотехнологии, а именно технологии производства препаратов, предназначенных для очистки почв и воды от нефтезагрязнений. Препарат содержит твердый субстрат-носитель и иммобилизованную на его поверхности биомассу бактерий Pseudomonas panipatensis ВКПМ В-10593 в концентрации 1×109 клеток/см3.

Изобретение относится к промышленной микробиологии. Штамм бактерий Desulfovibrio sp. VK-9 обладает высокой устойчивостью к повышенным концентрациям ионов меди, ионов никеля, ионов кобальта и ионов кадмия и может быть использован при очистке кислых промышленных сточных вод машиностроительных, приборостроительных, электротехнических, горно-обогатительных предприятий, гальванических производств, а также для очистки кислых шахтных вод от повышенных концентраций ионов меди и других тяжелых металлов. Штамм Desulfovibrio sp. депонирован во Всероссийской коллекции Микроорганизмов Института биохимии и физиологии микроорганизмов РАН ИБФМ под регистрационным номером ВКМ В-3000D. Изобретение позволяет повысить степень очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов. 2 табл., 4 пр.

Наверх