Нереагентный способ подавления развития бактерий bacillus subtilis

Авторы патента:

Шипунов Борис Павлович (RU)

Яценко Елена Сергеевна (RU)

C02F1/48 - Обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод (разделение вообще B01D; специальные устройства на судах для обработки воды, промышленных и бытовых сточных вод, например для получения питьевой воды B63J; добавление к воде веществ для предотвращения коррозии C23F; обработка жидкостей, загрязненных радиоактивными веществами G21F 9/04)

Владельцы патента RU 2755615:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный университет" (RU)

Данное изобретение относится к области биотехнологии и может быть использовано для изменения активности бактерий в среде размножения. Способ снижения активности бактерий Bacillus subtilis в среде размножения, заключающийся в использовании воды, на которую воздействовали высокочастотным полем, частотой от 30 до 230 МГц в течение 90 минут, при следующем составе сред: вегетативная среда, г/л: дрожжевой экстракт - 5, пептон - 15, хлорид натрия - 5, вода-до 1 л, рН 6,8-7,0; агаризованная среда, г/л: агар-агар - 18, дрожжевой экстракт - 5, пептон - 15, хлорид натрия - 5, вода - до 1 л, рН 6,8-7,0. Вышеописанный способ эффективно снижает активность бактерий Bacillus subtilis в среде размножения. 1 ил., 3 табл.

Необходимость подавления скорости развития бактерий обусловлена их возможным негативным влиянием на различные сферы жизнедеятельности человека. Однако, в некоторых случаях требуется не полное уничтожение бактерий, а уменьшении скорости метаболизма. Это позволяет подобрать условия культивирования при определении скорости размножения бактерий.

Как правило, для снижения численности микроорганизмов используются химические вещества. Известен способ, заключающийся в подаче ортофталевого альдегида в водные системы, чувствительные к загрязнению бактериями. Ортофталевый альдегид вводят в количестве 0,5-1000 частей/млн, индивидуально или совместно с глутаровым альдегидом или формальдегидом (патент РФ №2036849, приоритет от 15.05.1992, авторы Алан Белл Тейс [US]; Джонатан Ледер [US], опубл. 09.06.1995).

Недостатком данного способа является применение реагентов, которые сложно затем полностью вывести из системы и исключить их неконтролируемое влияние.

Известен способ подавления развития бактерий (интернет ресурс: http://www.h-flow.ru/texnologii/princip-dejstviya-akvakler/). Суть способа заключается в следующем: у некоторых бактерий (стафилококк, легионелла, кишечная палочка и пр.) на поверхности присутствует электрический заряд, поэтому они окружены несколькими слоями молекул воды, ориентированных полярно. Оболочка бактерий является полупроницаемой мембраной. Заряд на поверхности компенсируется суммой зарядов молекул воды данного слоя, а давление внутри бактерии компенсируется внутренним (осмотическим) давлением молекул воды, стремящихся проникнуть сквозь мембрану. При временной передаче этой системе электрического заряда нарушается равновесие, при этом значительно увеличивается толщина слоя молекул воды, что приводит к резкому увеличению осмотического давления внутри бактерии и разрыву мембраны. Результат - гибель бактерии. Недостатком способа является необходимость подачи воздействия на бактерию, находящуюся в некоторой среде, отсутствие технической возможности подачи электрического заряда через диэлектрическую (стеклянную) стенку сосуда, в котором, обычно проводят культивирование бактерий перед их высадкой на агаровый субстрат.

Целью изобретения является изменение активности бактерий в среде размножения в результате изменения структурной организации молекул воды в результате действия высокочастотного (ВЧ) поля. При этом реализуется возможность регулирования силы депрессивного воздействия через изменение свойств питательных сред. Питательные среды, используемые для микробиологических исследований, как правило, это питательный бульон, в котором интенсивно размножаются бактерии и агаровый субстрат, на который высевают бактерии, выращивают колонии и, на основе подсчета их количества, определяют скорость размножения бактерий в питательном бульоне.

Поставленная цель достигается тем, что перед приготовлением питательного бульона или агарового геля воду подвергают неконтактному воздействию электромагнитным полем высокой частоты в диапазоне 30-230 МГц в течение 90 минут.

Время воздействия выбрано на основе ранее проводившихся обширных исследований, где показано, что это наиболее оптимальное время изменения свойств воды и водных растворов [Кондратова Е.В., Тимирязев А.В., Шипунов Б.П. /Влияние электромагнитного поля на гомогенное равновесие в водных растворах. / Барнаул, Изд-во Алт. гос. ун-та, 2014, С. 49.]. Выбор частотного диапазона обусловлен имеющимся у авторов оборудованием.

Возможны три варианта реализации способа, которые отличаются тем, что для приготовления питательных сред либо раздельно, либо совместно используется вода, подвергшаяся воздействию высокочастотного электромагнитного поля.

Первый вариант: приготовление бульона с использованием воды, подвергшейся полевому воздействию.

Второй: приготовление агарового субстрата для получения колоний бактерий с использованием воды, подвергшейся полевому воздействию.

Третий: приготовление и бульона, и агарового субстрата для получения изолированных колоний с использованием воды, подвергшейся полевому воздействию.

Примеры

Подготовка воды

Во всех экспериментах была использована емкостная ячейка аксиального типа, в которую помещался объект воздействия - деионизованная вода. Ячейка представляла собой цилиндрический сосуд из стекла емкостью 75 мл. По оси впаяна стеклянная трубка, в которой размещался центральный металлический электрод. Второй, снаружи, представлял собой обкладку из медной фольги. Электроды изолированы от раствора стеклянными стенками сосуда (фиг. 1). Ячейка подключалась к источнику ВЧ сигнала - генератору, с помощью которого задавалась частота ВЧ поля. Измерения показали, что, в зависимости от частоты напряжение на электродах варьировалось в пределах 11-18 В.

Условия культивирования

В качестве исходного штамма использовали штамм Bacillus subtilis ВКПМ В-3057 D. Исследуемый биологический препарат представляет собой сухой порошок из лиофильно высушенных спор бактерий, количество которых составляет не менее 5×10⁹ КОЕ/г (КОЕ - колоний образующие единицы).

Для культивирования использовали вегетативную среду (г/л): дрожжевой экстракт - 5, пептон - 15, хлорид натрия - 5, вода - до 1 л (рН 6,8-7,0).

Для выращивания культуры использовали агаризованную среду следующего состава (г/л): агар-агар - 18, дрожжевой экстракт - 5, пептон - 15, хлорид натрия - 5, вода - до 1 л (рН 6,8-7,0).

Стерилизацию сред осуществляли при температуре 115°С, давлении 1,1 bar в течение 30 мин.

Из спор готовили суспензию. Для этого в колбу Эрленмейера емкостью 50 мл, содержащую 50 мл вегетативной среды, вносили 5 г спор. Культуру выращивали в колбах в шейкер-инкубаторе «Innova 44» (NewBrunswick, США) при 250 об/мин (эксцентриситет 5 см), температуре 37°С в течение 24 часов.

В качестве контрольной пробы проводили культивирование на средах, приготовленных с использованием деионизованной воды. Для определения количественных показателей интенсивности роста бактерий использовали метод десятикратных разведений.

Оценка наличия и эффективности полевого воздействия заключалась в сравнении скорости размножения бактерий в средах, приготовленных на основе воды, подвергшейся полевому воздействию (ВППВ), по сравнению со средами, которые готовились на обычной деионизованной воде.

Определение количества жизнеспособных клеток бактерии проводилось путем высева пробы соответствующего разведения на агаризованную среду. Для этого из каждой колбы отбирали 1 мл споровой суспензии и в асептических условиях производили разведение в 9 мл стерильного физиологического раствора. Содержимое пробирки перемешивали, и проводили следующее разведение, по аналогии с предыдущим. При проведении разведений каждый раз использовали стерильные пипетки. Для определения КОЕ использовали такие разведения, которые обеспечивали число выросших колоний от 30 до 200. Такое число колоний позволяет достаточно точно провести их подсчет. Из каждого разведения засевали по три чашки Петри, в которые заливали по 20 мл стерильной расплавленной и охлажденной до 40°С питательной среды. После застывания среды на ее поверхность в центр в стерильных условиях, пипеткой наносили 0,1 мл суспензии. Суспензию растирали по поверхности агаризованной среды стерильным шпателем Дригальского. Чашки с посевами помещали в термостат кверху дном и выдерживали при температуре 37°С в течение 24 часов. Затем подсчитывали количество выросших колоний. Подсчет числа колоний проводили визуально с помощью счетчика колоний Skan 100.

1. Бульон приготовлен на основе воды, подвергшейся полевому воздействию (ВППВ), а питательный агар приготовлен на основе деионизованной воды. Результаты представлены в таблице 1.

Во всех экспериментах наблюдается подавление скорости размножения. Степень подавления зависит от частоты ВЧ поля.

2. Агар на основе ВППВ, бульон на основе деионизованной воды. Результаты представлены в таблице 2.

Во всех экспериментах наблюдается подавление скорости размножения. Степень подавления зависит от частоты ВЧ поля. Наблюдается отличие в эффективности подавления активности в сравнении с табл. 1.

3. И бульон, и питательный агар на основе ВППВ. Результаты в таблице 3.

Во всех экспериментах наблюдается подавление скорости размножения. Степень подавления зависит от частоты ВЧ поля и не совпадает с данными табл. 1 и 2.

Способ снижения активности бактерий Bacillus subtilis в среде размножения, заключающийся в использовании воды, на которую воздействовали высокочастотным полем, частотой от 30 до 230 МГц в течение 90 минут, при следующем составе сред: вегетативная среда, г/л: дрожжевой экстракт - 5, пептон - 15, хлорид натрия - 5, вода-до 1 л, рН 6,8-7,0; агаризованная среда, г/л: агар-агар - 18, дрожжевой экстракт - 5, пептон - 15, хлорид натрия - 5, вода - до 1 л, рН 6,8-7,0.

Изобретение может быть использовано при очистке сточных вод, содержащих гидроксид титана (IV). Способ извлечения гидроксида титана (IV) из водного раствора включает введение перед электрофлотацией с нерастворимыми анодами в очищаемую воду анионного поверхностно-активного вещества додецилсульфата натрия, коагулянта гидроксида железа (III).

Способ обезвоживания шлама процесса изготовления целлюлозы, бумаги или картона // 2754937

Изобретение относится к способу обезвоживания шлама процесса изготовления целлюлозы, бумаги или картона, такого как шлам удаления печатных красок. Способ обезвоживания шлама процесса изготовления целлюлозы, бумаги или картона, включая шлам удаления печатных красок, при этом способ включает получение водного шлама, содержащего водную фазу и волокнистый материал, суспендированный в водной фазе, обработку шлама на стадии предварительного загущения, на которой из шлама удаляют первую часть водной фазы, обработку шлама на стадии прессования, на которой из шлама дополнительно удаляют вторую часть водной фазы и получают сухой прессованный шлам, при этом добавляют в водный шлам до или во время стадии предварительного загущения полимерную композицию, имеющую плотность заряда, самое большее, 1,7 мэкв/г при pH 7,0 и содержащую первый катионный синтетический полимер, плотность заряда которого составляет, по меньшей мере, 1,0 мэкв/г при рН 2,8, второй катионный полимер, который является сополимером, полученным полимеризацией (мет)акриламида и, по меньшей мере, одного второго катионного мономера, при этом количество катионного мономера составляет 1-10% мол.

Система и способ обработки сточных вод // 2754662

Система и способ обработки сточных вод могут быть использованы для очистки канализационных и сточных вод от солей азота и/или фосфора. Система обработки сточных вод содержит модуль для процесса последовательной нитрификации/денитрификации (SBR), включающий первый резервуар А (2) и второй резервуар В (3), и модуль мембранного биореактора (MBR) (12).

Система очистки жидкости // 2754624

Изобретение относится к системам очистки жидкости с применением фильтрующих мембран, предназначенным для очистки или обессоливания жидкости, преимущественно воды, в том числе питьевой воды, технологических растворов, сточных вод, напитков и других жидкостей в бытовых или промышленных условиях. Система очистки жидкости включает линию (1) подачи исходной жидкости, блок (2) очистки жидкости, подключенный к линии (1) подачи исходной жидкости, линию (3) очищенной жидкости, подключенную к выходу очищенной жидкости блока (2) очистки жидкости, на которой установлен насос (13), и линию (4) сброса дренажной жидкости, подключенную к выходу дренажной жидкости блока (2) очистки жидкости.

Биореактор для очистки воды // 2754566

Изобретение относится к биореактору для очистки воды. Биореактор содержит емкость по меньшей мере с одним биореакторным отсеком (1a-1c), содержащим несущую среду, на поверхности которой может расти биопленка, средства подачи воды в отсек (1a-1c) из первого продольного конца отсека, средства отвода, расположенные на втором противоположном продольном конце отсека (1a-1c), для отведения обработанной воды из отсека (1a-1c), трубопроводные средства (7, 17) для подачи реакционного газа в отсек, трубопроводные средства (7), расположенные на боковой поверхности резервуара, рядом с наружной стенкой (9), для перемешивания несущей среды и воды, подвергаемой очистке, путем вращательного движения внутри отсека.

Способ электрохимической активации катализаторных сеток из сплавов платиновых металлов // 2754254

Предложен способ электрохимической активации катализаторных сеток из сплавов платиновых металлов путем электрохимического осаждения платины на сетку для каталитического окисления аммиака, включающий в себя поляризацию сетки анодным током, последующую поляризацию сетки катодным током, где предварительно проводят обжиг сетки, поляризацию сетки осуществляют с использованием электролита при температуре 15 до 50 °C с содержанием платины от 0,30 до 0,65 г/л при прокачке электролита; анодную поляризацию сетки проводят током плотностью от 0,29 до 0,49 мА/см2 в течение от 20 до 30 мин, катодную поляризацию сетки проводят током плотностью от 0,25 до 0,36 мА/см2 в течение от 30 до 65 мин, при этом во время поляризации осуществляют вращение сетки.

Гранулированные полимеры на основе функционализированного кватернизированным диэтилентриамином полиакрилата, способ их получения, применение этих полимеров и способ удаления оксоанионов из водных и/или органических растворов // 2754099

Изобретение относится к гранулированным полимерам и их использованию для удаления оксоанионов из водных растворов. Предложены гранулированные полимеры на основе функционализированного кватернизированным диэтилентриамином полиакрилата для удаления оксоанионов хрома (VI), где полиакрилатные гранулированные полимеры получены на основе фракции акрилового мономера, составляющей 70 масс.

Способ и устройство получения экологически чистого водного раствора пероксида водорода (варианты) // 2754009

Изобретение может быть использовано в сельском хозяйстве для стимуляции роста растений, в ветеринарии и медицине. Для получения экологически чистого водного раствора пероксида водорода реактор заполняют водой.

Реагент для очистки сточных вод и илового осадка сточных вод и способ его получения // 2754008

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к способу получения регента, используемого для очистки загрязненных сред, например очистки осадков сточных вод различных химических и пищевых предприятий, в том числе сред, содержащих радиоактивные загрязнения. Техническим результатом изобретения является повышение степени очистки загрязненных средств.

Способ биологической очистки сточных вод от фосфатов // 2753657

Изобретение может быть использовано для очистки сточных вод. Очистка сточных вод от фосфатов осуществляется в биореакторе последовательно-периодического действия типа SBR в циклических условиях.

Устройство для очистки и обеззараживания воды // 2755616

Изобретение может быть использовано для очистки и обеззараживания воды. Устройство для очистки и обеззараживания воды содержит корпус 1, снабженный крышкой 2 с уступами на ее нижней поверхности, установленные на ее внутренней поверхности ультрафиолетовые светодиоды 3, излучатели ультразвука 4, отстойник 5, выполненный в форме полой полусферы, обращенной центром вниз, выходной патрубок 6, установленный в крышке 2, вертикально установленную в корпусе 1 перфорированную трубку 7, установленный на трубке дефлектор 8, выполненный в форме логарифмической спирали, установленную на дефлекторе 8 дном вниз тарелку 9 с перфорированными краями, наружный диаметр которой равен внутреннему диаметру корпуса 1, фильтрующий элемент 10, выполненный в форме цилиндра, а также патрубок подачи воды 11. Снаружи корпуса 1 установлен герметичный кожух 12, повторяющий форму корпуса 1. Нижний конец перфорированной трубки 7 установлен в полости между корпусом 1 и кожухом 12. Патрубок подачи воды 11 тангенциально установлен в горизонтальной плоскости в верхней части кожуха 12. Напротив патрубка подачи воды 11 тангенциально установлен патрубок подачи озона 13. В полости между корпусом 1 и кожухом 12 установлен дополнительный дефлектор 14, выполненный с возможностью придания воде вращательного движения вокруг корпуса. Излучатели ультразвука 4 установлены на внутренней поверхности кожуха 12. Изобретение позволяет обеспечить качественную очистку воды от примесей и содержащихся в ней растворимых соединений железа и марганца и одновременно обеззаразить ее. 2 ил.