Способ определения устойчивости материалов к биодеградации



Способ определения устойчивости материалов к биодеградации
Способ определения устойчивости материалов к биодеградации
G01N2033/243 - Исследование или анализ материалов путем определения их химических или физических свойств (разделение материалов вообще B01D,B01J,B03,B07; аппараты, полностью охватываемые каким-либо подклассом, см. в соответствующем подклассе, например B01L; измерение или испытание с помощью ферментов или микроорганизмов C12M,C12Q; исследование грунта основания на стройплощадке E02D 1/00;мониторинговые или диагностические устройства для оборудования для обработки выхлопных газов F01N 11/00; определение изменений влажности при компенсационных измерениях других переменных величин или для коррекции показаний приборов при изменении влажности, см. G01D или соответствующий подкласс, относящийся к измеряемой величине; испытание

Владельцы патента RU 2676094:

Сибирцев Владимир Станиславович (RU)

Изобретение относится к материаловедению, а именно к определению устойчивости материалов к биодеградации. Для этого подготавливают образцы с тестируемыми материалами, стерильную жидкую питательную среду (СЖПС) и питательную среду с тестовыми микроорганизмами (МЖПС). СЖПС представляет собой водный раствор с рН 6,8-7,4, содержащий 4-6 г/л глюкозы, 16-20 г/л белкового гидролизата и 1,8-2,2 г/л NaCl. МЖПС представляет собой СЖПС с добавлением штамма Escherichia coli АТСС 25922 в количестве от 5×106 до 5×107 жизнеспособных клеток на мл. Затем образцы инкубируют в СЖПС и МЖПС в течение 8-10 суток при температуре 29-31°С с ежесуточной заменой 40% инкубационной жидкой питательной среды на СЖПС. Механические свойства образцов измеряют до и после инкубирования. Расчет изменения механических свойств тестируемых образцов в результате их деградации, индуцируемой различными факторами, производится по следующим формулам:

КМР=100×(σИЭ)/σЭ,

КХР=100×(σКИ)/σИ,

КБР=100×(σБК)/σК, где

КМР - коэффициент механоразлагаемости,

КХР - коэффициент хеморазлагаемости,

КБР - коэффициент биоразлагаемости,

σЭ - прочность образцов, содержащих эталонные изделия,

σИ - прочность образцов, содержащих тестируемые изделия,

σК - прочность образцов, содержащих тестируемые изделия или материалы, после инкубации их в СЖПС,

σБ - прочность образцов, содержащих тестируемые изделия или материалы, после инкубации их в МЖПС.

При значениях КБР больше -10% тестируемые образцы считаются гидролитически устойчивыми в присутствии микроорганизмов; при значениях КБР меньше -30% тестируемые образцы считаются гидролитически не устойчивыми в присутствии микроорганизмов. При значениях КХР больше -10% тестируемые образцы считаются гидролитически устойчивыми в отсутствие микроорганизмов, при значениях КХР меньше -30% тестируемые образцы считаются гидролитически не устойчивыми в отсутствие микроорганизмов. Изобретение обеспечивает быструю оценку гидролитической устойчивости материалов к биодеградации и может быть использовано при разработке и оценке новых материалов. 1 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к технике исследования механических свойств материалов. Предлагаемый способ может быть применен для оценки степени устойчивости к деградации, индуцируемой микроорганизмами, как уже существующих, так и вновь разрабатываемых изделий и материалов, для которых данный параметр является одним из целевых (биодеградируемые материалы) либо нежелательных (биологически устойчивые материалы).

Известен способ оценки и прогнозирования процессов старения полимерных материалов по динамике суммарного газовыделения и токсичности летучих органических соединений, мигрирующих из полимера в процессе старения, детектируемых методом хромато-масс-спектрометрии, по которому деградацию тестируемых образцов оценивали хромато-масс-спектрометрически по изменению общего количества и состава летучих органических соединений, выделяемых образцами до и после проведения с ними ускоренных термовлажностных климатических испытаний (патент RU 2554623, публ. 27.06.2015 г.).

Недостатком этого метода является то, что степень деградации тестируемых образцов здесь определяется косвенно - а значит, с достаточно малой объективностью. Кроме того, этот способ весьма дорогостоящ в плане используемого оборудования и сложен в выполнении.

В патенте «Штамм гриба Aspergillus flavus link, как тест-культура для определения грибостойкости сталей, оксидных алюминиевых и магниевых сплавов» деградацию тестируемых образцов оценивали следующим образом. Сначала тестируемые образцы выдерживали при 30°С в течение 9 месяцев на поверхности газона тест-культуры, выращенной на агаризованной питательной среде, в чашках Петри, помещенных в эксикатор, поддерживающий общую 97% влажность тестируемых образцов. Затем образцы с помощью скальпеля и растворов различных химических реактивов очищали от остатков микроорганизмов, питательной среды и продуктов коррозии, промывали, просушивали и взвешивали (для определения потери массы). После чего, визуально определяли площадь пораженной коррозией поверхности тестируемых образцов наложением на поверхность этих образцов пластины из прозрачного материала с нанесенной на нее сеткой и глубину коррозионных поражений на этой поверхности с помощью оптического микроскопа (патент RU 1766073, публ. 19.06.1995 г.).

Недостатками этого метода является его длительность (9 месяцев); то, что степень деградации тестируемых образцов здесь определяется визуально, а следовательно, довольно субъективно; а также то, что здесь не определяется влияние на степень деградации тестируемых образцов отдельно влаги и биохимических факторов.

Известен способ определения гидролитической устойчивости материалов. В нем предлагается обрабатывать тестируемые образцы высокотемпературной газовой смесью, содержащей пары воды и добавки, катализирующие процесс гидролиза. После чего оценивать механические свойства этих образцов в виде разрывной нагрузки. И по изменению механических свойств этих образцов (в виде их разрывной нагрузки) до и после их обработки газовой смесью судить о гидролитической устойчивости испытываемого материала (прототип-патент RU 2043619, публ. 10.09.1995 г.).

Недостатком этого способа является то, что с его помощью осуществляется оценка изменения свойств тестируемых образцов только вследствие химического гидролиза образцов, в то время как биохимический гидролиз образцов, осуществляемый в присутствии микроорганизмов, не учитывается.

В связи с ростом производства и потребления человеческим обществом различной продукции утилизация отходов стала в настоящее время одной из основных экологических проблем человечества. Одним из лучших способов решения этой проблемы является создание и как можно более широкое использование материалов, способных достаточно быстро разлагаться под воздействием различных климатических, биологических и иных факторов. С другой стороны, в целом ряде случаев, наоборот, желательно применение материалов, проявляющих возможно большую устойчивость к воздействию на них различных живых организмов и иных потенциально разрушающих факторов. В связи с этим, все более актуальной в настоящее время становится и проблема разработки достаточно экспрессных, объективных, простых, доступных и дешевых способов оценки устойчивости материалов к деградации, индуцируемой различными факторами, из которых живые организмы являются одними из наиболее действенных. Причем среди последних микроорганизмы являются наиболее распространенными. А кроме того, взаимодействие упомянутых микроорганизмов с тестируемыми образцами, в большинстве случаев, может служить наиболее статистически достоверной, экспрессной, простой и дешевой моделью взаимодействия таковых образцов с другими живыми организмами.

Целью заявляемого изобретения стало создание способа, позволяющего определять гидролитическую устойчивость тестируемых материалов при воздействии не только химических, но и биохимических факторов, определяемых жизнедеятельностью тестовых микроорганизмов.

Цель эта достигается за счет того, что в предлагаемом способе, который включает в себя такие операции как подготовка образцов с тестируемыми материалами, подготовка стерильной жидкой питательной среды (СЖПС) и жидкой питательной среды с тестовыми микроорганизмами (МЖПС), инкубирование образцов в этих средах и измерение механических свойств тестируемых образцов до и после их инкубирования; инкубирование образцов проводят в течение 8-10 суток при температуре 29-31°С с ежесуточной заменой 40% инкубационной жидкой питательной среды на СЖПС, представляющей собой водный раствор с рН 6,8-7,4, содержащий 4-6 г/л глюкозы, 16-20 г/л белкового гидролизата и 1,8-2,2 г/л NaCl; МЖПС перед началом инкубирования в ней тестируемых образцов дополнительно к СЖПС содержит штамм Escherichia coli АТСС 25922 в количестве от 5×106 до 5×107 жизнеспособных клеток на мл; а расчет изменения механических свойств тестируемых образцов в результате их деградации, индуцируемой различными факторами, производится по следующим формулам:

КОР=100×(σБЭ)/σЭ,

КМР=100×(σИЭ)/σЭ,

КХР=100×(σКИ)/σИ,

КБР=100×(σБК)/σК,

где

КОР - общий коэффициент разлагаемости, отражающий изменение прочности тестируемых образцов после инкубирования их в МЖПС с тестовыми микроорганизмами относительно исходной прочности эталонных образцов,

КМР - коэффициент механоразлагаемости, обусловленной различными механическими воздействиями на тестируемые образцы, отражающий изменение исходной прочности тестируемых образцов относительно исходной прочности эталонных образцов,

КХР - коэффициент хеморазлагаемости, обусловленной взаимодействием тестируемых образцов с водой и другими химическими компонентами, содержащимися в СЖПС, отражающий изменение прочности контрольной части тестируемых образцов после инкубирования их в СЖПС относительно исходной прочности тех же образцов,

КБР - коэффициент биоразлагаемости, обусловленной взаимодействием тестируемых образцов с тестовыми микроорганизмами, отражающий изменение прочности биоразлагаемой части тестируемых образцов после инкубирования их в МЖПС относительно прочности образцов того же материала после инкубирования их в СЖПС,

σЭ - прочность образцов, содержащих эталонные изделия или материалы, не подвергавшихся инкубации (прочность эталонных образцов),

σИ - прочность образцов, содержащих тестируемые изделия или материалы, не подвергавшихся инкубации (исходная прочность тестируемых образцов),

σК - прочность образцов, содержащих тестируемые изделия или материалы, после инкубации их в СЖПС (прочность контрольных образцов),

σБ - прочность образцов, содержащих тестируемые изделия или материалы, после инкубации их в МЖПС (прочность биоразлагаемых образцов);

после чего при значениях КБР больше -10% тестируемые образцы считаются гидролитически устойчивыми в присутствии микроорганизмов,

при значениях КБР меньше -30% тестируемые образцы считаются гидролитически не устойчивыми в присутствии микроорганизмов,

при значениях КХР больше -10% тестируемые образцы считаются гидролитически устойчивыми в отсутствие микроорганизмов,

при значениях КХР меньше -30% тестируемые образцы считаются гидролитически не устойчивыми в отсутствие микроорганизмов.

При этом выбор режима инкубирования образцов (продолжительность 8-10 суток при температуре 29-31°С), связан с тем, что при более длительном инкубировании эффективность деградации тестируемых образцов увеличивается незначительно по сравнению с затратами на ее определение; при более низкой температуре либо меньшем времени инкубирования не достигается степень деградации тестируемых образцов, достаточная для ее надежного и достоверного определения предлагаемым методом; а при более высокой температуре инкубации для поддержания активной жизнедеятельности тестовых микроорганизмов (необходимой для эффективной биодеградации ими тестируемых образцов) будет требоваться более частая замена части инкубационной питательной среды на СЖПС, что существенно увеличит трудоемкость заявляемого способа анализа и затраты на его проведение.

Ежесуточная замена 40% инкубационной жидкой питательной среды на СЖПС необходима для поддержания высокой метаболической активности тестовых микроорганизмов в течение всего периода инкубирования в их присутствии тестируемых образцов (что требуется, в свою очередь, для увеличения эффективности биодеградации тестируемых образцов и сокращения, вследствие этого, общего времени анализа устойчивости таковых образцов к воздействию микроорганизмов), а также для поддержания стерильности среды, в которой инкубируется контрольная часть тестируемых образцов.

Выбор состава СЖПС (водный раствор с рН 6,8-7,4, содержащий 4-6 г/л глюкозы, 16-20 г/л белкового гидролизата и 1,8-2,2 г/л NaCl) связан с необходимостью обеспечения оптимальных условий для развития в этой среде тестовых микроорганизмов, что как и в предыдущем случае, нужно для увеличения эффективности биодеградации тестируемых образцов и сокращения, вследствие этого, общего времени анализа устойчивости таковых образцов к воздействию микроорганизмов.

Дополнительное введение в состав СЖПС штамма Escherichia coli АТСС 25922 дает возможность оценивать устойчивость тестируемых образцов к воздействию не только химических факторов (как это делалось в прототипе), но также биохимических факторов, определяемых жизнедеятельностью тестовых микроорганизмов.

Данный штамм был выбран в качестве тестового биообъекта потому, что E. coli является общепринятым санитарно-показательным микроорганизмом; способна к активной жизнедеятельности как в аэробных, так и в анаэробных условиях на самых разнообразных субстратах (включая полное отсутствие органических веществ), а кроме того, способна к активной сорбции на твердых поверхностях и обладает развитой ферментной системой - что, в совокупности, позволяет E. coli обитать в большинстве мест возможной эксплуатации либо утилизации широкого спектра тестируемых материалов, активно деградируя последние.

Так, в частности, Escherichia coli является официально рекомендуемым санитарно-показательным микроорганизмом при оценке качества воды, пищевой продукции, фармакологических и иных препаратов и т.п. (ГОСТ 18963-73. Вода питьевая. Методы санитарно-бактериологического анализа. + ГОСТ 30726-2001. Продукты пищевые. Методы выявления и определения количества бактерий вида Escherichia coli. + Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Часть первая. / Под. ред. А.Н. Миронова. - М.: Гриф и К, 2012. - 944 с.). В то же время, использование штамма Escherichia coli АТСС 25922 для определения биогидролитической устойчивости материалов не выявлено.

При этом выбранное количество жизнеспособных тестовых микроорганизмов, которое должно присутствовать в МЖПС перед началом ее инкубации в присутствии тестируемых образцов (от 5×106 до 5×107 кл/мл), определяется тем, что при меньшем количестве таковых микроорганизмов снижается скорость и эффективность индуцируемой ими деградации тестируемых образцов; а при большем количестве тестовых микроорганизмов в инкубационной среде для поддержания активной жизнедеятельности таковых микроорганизмов (необходимой для эффективной деградации ими тестируемых образцов) будет требоваться более частая замена части инкубационной питательной среды на СЖПС, что существенно увеличит трудоемкость заявляемого способа анализа и затраты на его проведение.

Достижение цели заявляемого способа анализа обеспечивается тем, что в ходе него осуществляется точная, инструментальная, количественная оценка изменения механических свойств тестируемых образцов вследствие воздействия на них влаги, тестовых микроорганизмов, а также различных механических нагрузок.

Реализация предлагаемого способа оценки устойчивости материалов к биодеградации осуществляется следующим образом:

Этап 1. В две или несколько стерильных емкостей заливается необходимое количество жидкой питательной среды (ЖПС), представляющей собой водный раствор с рН 6,8-7,4, содержащий 4-6 г/л глюкозы, 16-20 г/л белкового гидролизата и 1,8-2,2 г/л NaCl. Далее, все емкости с ЖПС закрываются и стерилизуются автоклавированием в течение 20 минут при 115°С. Затем в одну или несколько емкостей, содержащих 10 об. % от общего количества стерильной ЖПС (СЖПС), стерильно вносится 1 об. % закваски, содержащей жизнеспособные клетки Escherichia coli АТСС 25922, суспендированные в ЖПС. После чего все емкости с СЖПС в течение всего времени анализа тестируемых образцов хранятся в закрытом виде при 2-4°С. В то время как емкости с ЖПС, содержащей жизнеспособные клетки Escherichia coli АТСС 25922 (МЖПС), инкубируются (также в закрытом виде) при 36-38°С (температура, оптимальная для роста и развития тестового штамма микроорганизмов) в течение 12 ч. Далее, турбидо- либо нефелометрическим методом измеряется интенсивность упругого светорассеяния (Iod) инкубируемой МЖПС. По предварительно построенному калибровочному графику (представляющему собой зависимость Iod МЖПС от концентрации содержащихся в ней клеток Escherichia coli АТСС 25922) удостоверяется, что полученное значение Iod соответствует концентрации E.coli в МЖПС от 5×106 до 5×107 клеток на мл. При Iod, соответствующем концентрации E.coli в МЖПС меньше 5×106 кл/мл, МЖПС инкубируется при 36-38°С в течение еще 3 ч; после чего для нее проводится повторное определение Iod. При Iod, соответствующем концентрации E.coli в МЖПС больше 5×107 кл/мл, МЖПС разбавляется необходимым количеством СЖПС.

Этап 2. Исходный образец, содержащий материал, устойчивость которого к биодеградации требуется определить, делится на три части (исходную, контрольную и биоразлагаемую), каждая из которых, в свою очередь, дополнительно разделяется на 4-6 одинаковых частей. Затем все исходные части тестируемого образца сохраняются в герметично закрытой сухой емкости при 2-4°С до начала 3-го этапа анализа. А контрольные и биоразлагаемые части тестируемого образца помещаются в емкости (например, пробирки) с СЖПС (в случае контрольных частей) либо с МЖПС (в случае биоразлагаемых частей), предварительно приготовленной и инкубированной как описано ранее. Далее, все емкости с ЖПС, содержащие тестируемые образцы, инкубируются в течение 8-10 суток при 29-31°С с ежесуточной заменой в каждой из этих емкостей 40% инкубационной ЖПС на СЖПС (хранящейся, как уже говорилось, в течение всего времени анализа тестируемых образцов в закрытых емкостях при 2-4°С).

Этап 3. После окончания 2-го этапа анализа все образцы достаются из емкостей, промываются (чтобы избавиться от остатков инкубационной среды и тестовых микроорганизмов) и высушиваются. Затем для всех частей тестируемых образцов (включая исходные, не подвергавшиеся инкубации), а также (при необходимости) для эталонных образцов осуществляется регистрация таких механических свойств, как прочность на прокалывание, разрыв, сжатие, изгиб или кручение. Потом по предлагаемым формулам определяются 4-е коэффициента деградации тестируемых образцов, обусловленной разными причинами. После чего делается общий вывод о причинах и степени устойчивости тестируемых образцов к различным видам деградации.

Более детально настоящее изобретение описывается следующим конкретным примером.

Для анализа было взято 6 пленочных образцов толщиной 0,3 мм, синтезированных на основе поливинилхлорида (ПВХ) с добавлением крахмала, природного бентонита и ZnO. После этого была приготовлена инкубационная тестовая среда (ИТС). Для чего в колбу вместимостью 1 л было залито 800 мл стерильной жидкой питательной среды (СЖПС) и 100 мл микробной закваски. При этом в качестве СЖПС использовался стерилизуемый автоклавированием в течение 20 минут при 115°С водный раствор с рН 7,2, содержащий 5 г/л глюкозы, 18 г/л белкового гидролизата и 2 г/л NaCl. А в качестве микробной закваски - та же ЖПС, но уже не стерильная, а содержащая в 1 мл примерно 107 жизнеспособных клеток Escherichia coli АТСС 25922 (что удостоверялось оптическим способом по стандарту мутности). Затем колба с ИТС помещалась в термостат и инкубировалась в нем в течение следующих 12 часов при 37±0,1°С. Далее, каждый из предназначенных для анализа образцов был разрезан на 12 частей размером 20×20 мм, 4-е из которых составили исходную выборку, другие 4-е - контрольную, а последние 4-е - биоразлагаемую. После чего каждая из частей тестируемых образцов, входящая в состав контрольной либо биоразлагаемой выборки, была помещена в отдельную пробирку и залита 3 мл СЖПС (в случае контрольной выборки) либо ИТС, приготовленной описанным выше способом (в случае биоразлагаемой выборки). Затем все пробирки закрывались герметичными пробками (поскольку наличие кислорода не является принципиально необходимым для развития E.coli), ставились в термостат и инкубировались в нем в течение 9-и суток при 30±0,1°С. При этом через каждые сутки такой инкубации в каждой из пробирок, содержащих тестируемые образцы, производилась замена 40% ИТС на СЖПС.

После окончания инкубации все образцы доставались из пробирок, промывались и высушивались. После чего у всех частей исследуемых образцов (включая исходные, не подвергавшиеся инкубации), а также у исходных частей эталонного образца (в качестве которого в данном случае был выбран 100% ПВХ) с помощью текстуромера «ТА.ХТ+» производилось измерение прочности на прокалывание (σ, МПа). И на основании анализа изменения о у биоразлагаемой выборки тестируемых образцов относительно контрольной, а также относительно эталонных образцов, определялись 4-е коэффициента деградации тестируемых образцов (общий и три «частных» его составляющих, обусловленных исходной малой механической прочностью тестируемого образца, а также взаимодействием оного образца с влагой и с тестовыми микроорганизмами), и делался общий вывод о причинах и степени устойчивости исследуемых образцов к различным видам деградации. Результаты проведенных измерений и расчетов приведены в таблице 1.

Коэффициенты деградации, приведенные в данной таблице, рассчитывались по следующим формулам:

КОР=100×(σБЭ)/σЭ - общий коэффициент разлагаемости (отражающий изменение прочности тестируемых образцов после инкубирования их в ЖПС с тестовыми микроорганизмами относительно исходной прочности эталонных образцов);

КМР=100×(σИЭ)/σЭ - коэффициент механоразлагаемости (обусловленной различными механическими воздействиями на тестируемые образцы), отражающий изменение исходной прочности тестируемых образцов относительно исходной прочности эталонных образцов;

КХР=100×(σКИ)/σИ - коэффициент хеморазлагаемости (обусловленной взаимодействием тестируемых образцов с водой и другими химическими компонентами, содержащимися в стерильной ЖПС), отражающий изменение прочности тестируемых образцов после инкубирования их в стерильной ЖПС относительно исходной прочности тех же образцов;

КБР=100×(σБК)/σК - коэффициент биоразлагаемости (обусловленной взаимодействием тестируемых образцов с тестовыми микроорганизмами), отражающий изменение прочности тестируемых образцов после инкубирования их в ЖПС с тестовыми микроорганизмами относительно прочности образцов того же материала после инкубирования их в стерильной ЖПС.

В качестве эталонного материала в данном случае был взят 100% ПВХ (соответственно σЭИ для 100% ПВХ).

И на основании приведенных данных были сделаны следующие выводы:

Исходя из величины КОР, для всех тестируемых ПВХ-материалов с добавками была характерна существенно большая степень общей разлагаемости, чем для чистого ПВХ. Причем наибольшую степень разлагаемости среди исследованных материалов имели образцы с 10% добавкой крахмала (КОР=-82% относительно КОР=-4% у чистого ПВХ), после которых в порядке уменьшения степени разлагаемости следовали образцы с 10 и 5% добавками бентонита (КОР=-64% и -58% соответственно), образцы с 1% добавкой ZnO (КОР=-59%) и образцы с 1% добавкой крахмала (КОР=-44%).

Однако, в основном, высокая разлагаемость исследуемых образцов с добавками была обусловлена их значительно меньшей исходной устойчивостью к механическим воздействиям, по сравнению с чистым ПВХ (при этом, исходя из значений КМР, наименьшую исходную механическую прочность имели образцы с 10% крахмала и бентонита, после которых в порядке увеличения исходной механопрочности следовали образцы с добавками 5% бентонита, 1% ZnO и 1% крахмала).

При том, что устойчивость к воздействию влаги у всех исследованных образцов была весьма высокой (КХР от 0 до -7%). ПВХ образцы без добавок и с 1% ZnO уменьшали свою механическую прочность в результате взаимодействия с тестовыми микроорганизмами в течение времени анализа всего на 4 и 6% соответственно. ПВХ образцы с добавками 1 и 10% крахмала в результате взаимодействия с тестовыми микроорганизмами в течение времени анализа уменьшали свою механическую прочность на 10 и 20% соответственно. А ПВХ образцы с добавками 5 и 10% природного бентонита в результате взаимодействия с тестовыми микроорганизмами в течение времени анализа даже наоборот, увеличивали свою механическую прочность на 14 и 30% соответственно.

Таким образом, заявляемый способ может обеспечить быструю, объективную, и информативную оценку устойчивости тестируемых образцов к различным видам деградации (включая деградацию, индуцируемую действием на тестируемые образцы механических факторов, влаги, а также тестовых микроорганизмов) и может найти применение, в частности, при оценке свойств уже существующих, а также разработке новых изделий и материалов, для которых желательна повышенная либо пониженная устойчивость к воздействию механических нагрузок, влаги, а также жизнеспособных микроорганизмов.

Способ определения устойчивости материалов к биодеградации, включающий подготовку образцов с тестируемыми материалами, подготовку стерильной жидкой питательной среды (СЖПС) и жидкой питательной среды с тестовыми микроорганизмами (МЖПС), инкубирование образцов в этих средах и измерение механических свойств образцов до и после их инкубирования; отличающийся тем, что инкубирование образцов проводят в течение 8-10 суток при температуре 29-31°С с ежесуточной заменой 40% инкубационной жидкой питательной среды на СЖПС, представляющей собой водный раствор с рН 6,8-7,4, содержащий 4-6 г/л глюкозы, 16-20 г/л белкового гидролизата и 1,8-2,2 г/л NaCl; МЖПС перед началом инкубирования в ней тестируемых образцов дополнительно к СЖПС содержит штамм Escherichia coli АТСС 25922 в количестве от 5×106 до 5×107 жизнеспособных клеток на мл, а расчет изменения механических свойств тестируемых образцов в результате их деградации, индуцируемой различными факторами, производится по следующим формулам:

КМР=100×(σИЭ)/σЭ,

КХР=100×(σКИ)/σИ,

КБР=100×(σБК)/σК,

где КМР - коэффициент механоразлагаемости, обусловленной различными механическими воздействиями на тестируемые образцы, отражающий изменение исходной прочности тестируемых образцов относительно исходной прочности эталонных образцов,

КХР - коэффициент хеморазлагаемости, обусловленной взаимодействием тестируемых образцов с водой и другими химическими компонентами, содержащимися в СЖПС, отражающий изменение прочности тестируемых образцов после инкубирования их в СЖПС относительно исходной прочности тех же образцов,

КБР - коэффициент биоразлагаемости, обусловленной взаимодействием тестируемых образцов с тестовыми микроорганизмами, отражающий изменение прочности тестируемых образцов после инкубирования их в МЖПС относительно прочности образцов того же материала после инкубирования их в СЖПС,

σЭ - прочность образцов, содержащих эталонные изделия или материалы с заранее известной степенью биоразлагаемости,

σИ - прочность образцов, содержащих тестируемые изделия или материалы, не подвергавшихся инкубации,

σК - прочность образцов, содержащих тестируемые изделия или материалы, после инкубации их в СЖПС,

σБ - прочность образцов, содержащих тестируемые изделия или материалы, после инкубации их в МЖПС;

после чего при значениях КБР больше -10% тестируемые образцы считаются гидролитически устойчивыми в присутствии микроорганизмов,

при значениях КБР меньше -30% тестируемые образцы считаются гидролитически не устойчивыми в присутствии микроорганизмов,

при значениях КХР больше -10% тестируемые образцы считаются гидролитически устойчивыми в отсутствие микроорганизмов,

при значениях КХР меньше -30% тестируемые образцы считаются гидролитически не устойчивыми в отсутствие микроорганизмов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области сортировки различных пород полезных ископаемых по их теплофизическим свойствам и может быть использовано при разделении минеральных частиц, в том числе алмазосодержащей породы.

Изобретение относится к почвоведению, а именно к изучению формирования микрорусла на склонах пахотного горизонта методом точечного источника. Для этого образцы сухие почвогрунта просеивают через сито и укладывают в съемный наклонный лоток с шероховатой поверхностью и перфорированным дном для отделения воды, просочившейся через образец в мерную емкость для сбора воды и смытой почвы.

Изобретение относится к почвоведению, а именно к изучению формирования микрорусла на склонах пахотного горизонта методом точечного источника. Для этого образцы сухие почвогрунта просеивают через сито и укладывают в съемный наклонный лоток с шероховатой поверхностью и перфорированным дном для отделения воды, просочившейся через образец в мерную емкость для сбора воды и смытой почвы.

Изобретение относится к экологии и может быть использовано при комплексном определении экологической безопасности и биологической эффективности почвогрунтов, создаваемых на основе осадка городских сточных вод в полевых условиях.

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Предложен способ биохимического контроля эффективности рекультивации нарушенных и/или загрязненных тундровых почв, включающий отбор проб и анализ активности фермента дегидрогеназы спектрофотометрическим методом.

Изобретение относится к исследованию водосодержащих геологических структур. Представлен способ определения индексов структурного различия верхних зон заполнения Ордовикского известняка, согласно которому: сначала определяют три типа структур зоны заполнения, а именно структуру с непрерывным заполнением, структуру с прерывистым заполнением и структуру, свободную от заполнения; затем определяют индексы различия в соответствии с тремя типами структур зоны заполнения, включающие: величину q прорыва воды к скважине, величину расхода Q подземной воды и коэффициент K проницаемости участка Ордовикского известняка; затем соответственно определяют пороговые значения для каждого индекса в соответствии с различными водоупорными свойствами, соответствующими указанным трем структурам; причем индексы получают посредством нескольких этапов на основании расчета из заданных соотношений величин прорыва воды и коэффициента проницаемости для подземной скважины.

Изобретение относится к области инженерно-геологических изысканий и может быть использовано для определения фильтрационных свойств пород, что очень важно при проектировании и эксплуатации оросительных каналов.
Изобретение относится к области спектроскопических измерений и касается способа определения тяжелых металлов в почве. При осуществлении способа исследуемый образец почвы наносят слоем толщиной 5-10 микрон на атомно-гладкую поверхность кристалла меди, отжигают при температуре 150°С в течение 5 минут и помещают в вакуумную камеру с давлением остаточных газов на уровне 10-8 миллибар.

Изобретение относится к области изучения свойств смачивания. Для определения равновесной смачиваемости поверхности раздела пустотного пространства и твердой фазы образца горной породы получают трехмерное изображение внутренней структуры образца.

Изобретение относится к области изучения свойств смачивания. Для определения равновесной смачиваемости поверхности раздела пустотного пространства и твердой фазы образца горной породы получают трехмерное изображение внутренней структуры образца.

Изобретение относится к области пищевой промышленности, а именно к хлебопекарной промышленности, и может быть использовано в процессе замеса теста. Система содержит тестомесильную машину, снабженную электроприводом и пультом управления.

Изобретение относится к методам оценки качества крахмала и может быть использовано в крахмалопаточной промышленности, в сельском хозяйстве, в пищевой промышленности и других отраслях для решения исследовательских задач и контроля качества при производстве и применении крахмала.

Изобретение относится к области испытаний и исследований, а именно к способам измерения числа падения для контроля качества зерновых культур по альфа-амилазной активности.
Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано на мукомольных предприятиях и на предприятиях по изготовлению макаронных изделий. Пробу муки, отобранную дозатором, помещают в кювету, дно которой выполнено из оптического стекла, уплотняют пробу поршнем дозатора с получением ровного слоя муки на дне, помещают кювету на шаблон - фиксатор, установленный на поверхность стекла экспонирования сканера, сканируют поверхность дна кюветы с получением изображения в цифровой форме, анализируют полученное изображение с выявлением его цветовых характеристик, которые сравнивают с ранее полученными цветовыми характеристиками эталонных образцов с определением содержания примеси по результатам сравнения.

Изобретение относится к определению в зерновых культурах и семенах скрытой зараженности, обусловленной повреждением насекомыми вредителями, с помощью рентгенографии в зерноперерабатывающей промышленности и семеноводстве.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Устройство для определения количества клейковины в зерне включает источник света 1, рассеиватель 2, кювету 3, два светофильтра 4 и 5 для пропускания излучения в диапазонах 400-600 нм и 600-850 нм, два фотоприемника 6 и 7 для приема излучения в указанных диапазонах и измерительное устройство 8.

Изобретение относится к хлебопекарной промышленности, в частности к определению количества и качества клейковины в зерне пшеницы. Для этого проводят измельчение зерна для получения муки с последующим просеиванием средней пробы через сита.

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для установления возможности переработки в муку и комбикорма зерна пшеницы, пораженного головней.

Изобретение относится к области пищевой промышленности и предназначено для определения зараженности зерна возбудителями «картофельной» болезни хлеба. Способ включает приготовление водного смыва бактерий с пробы зерна, фильтрацию и пастеризацию смыва для уничтожения вегетативных форм бактерий, инокуляцию срезов хлеба пастеризованными смывами с зерна и увлажнение контрольных срезов хлеба стерильной водой, инкубирование их при 40°С в течение 12 ч.

Группа изобретений относится к области инкубации проб воды. Предложен инкубатор для проб воды и способ инкубации проб воды.

Группа изобретений относится к области техники, раскрывающей биологические или химические исследования. Биодатчик содержит основу устройства, имеющую матрицу светочувствительных датчиков и матрицу световодов.

Изобретение относится к материаловедению, а именно к определению устойчивости материалов к биодеградации. Для этого подготавливают образцы с тестируемыми материалами, стерильную жидкую питательную среду и питательную среду с тестовыми микроорганизмами. СЖПС представляет собой водный раствор с рН 6,8-7,4, содержащий 4-6 гл глюкозы, 16-20 гл белкового гидролизата и 1,8-2,2 гл NaCl. МЖПС представляет собой СЖПС с добавлением штамма Escherichia coli АТСС 25922 в количестве от 5×106 до 5×107 жизнеспособных клеток на мл. Затем образцы инкубируют в СЖПС и МЖПС в течение 8-10 суток при температуре 29-31°С с ежесуточной заменой 40 инкубационной жидкой питательной среды на СЖПС. Механические свойства образцов измеряют до и после инкубирования. Расчет изменения механических свойств тестируемых образцов в результате их деградации, индуцируемой различными факторами, производится по следующим формулам:КМР100×σЭ, КХР100×σИ, КБР100×σК, гдеКМР - коэффициент механоразлагаемости,КХР - коэффициент хеморазлагаемости, КБР - коэффициент биоразлагаемости, σЭ - прочность образцов, содержащих эталонные изделия,σИ - прочность образцов, содержащих тестируемые изделия,σК - прочность образцов, содержащих тестируемые изделия или материалы, после инкубации их в СЖПС,σБ - прочность образцов, содержащих тестируемые изделия или материалы, после инкубации их в МЖПС.При значениях КБР больше -10 тестируемые образцы считаются гидролитически устойчивыми в присутствии микроорганизмов; при значениях КБР меньше -30 тестируемые образцы считаются гидролитически не устойчивыми в присутствии микроорганизмов. При значениях КХР больше -10 тестируемые образцы считаются гидролитически устойчивыми в отсутствие микроорганизмов, при значениях КХР меньше -30 тестируемые образцы считаются гидролитически не устойчивыми в отсутствие микроорганизмов. Изобретение обеспечивает быструю оценку гидролитической устойчивости материалов к биодеградации и может быть использовано при разработке и оценке новых материалов. 1 табл., 1 пр.

Наверх