Рисунок 2 – Объем отстоявшегося активного ила

Как видно из рисунка 2, средний объем отстоявшегося активного ила в течение 35 сут. уменьшался, после того как начали проводить подпитку два раза в неделю объем несущественно увеличился. В колбах с температурным режимом 20⁰С наблюдается формирование наибольшего количества гранул.

В колбах с температурным режимом 25⁰С средний объем отстоявшегося активного ила с каждой неделей инкубации уменьшался (рис. 3), однако гранулы формируются в меньшем количестве.

Как видно из рисунка 4, в колбах с температурным режимом 25⁰С, добавление гранул не повлияло на улучшение седиментационных свойств активного ила и не привело к формированию гранул. В колбах с температурным режимом 30⁰С происходит эндогенное окисление ила из-за низких нагрузок, доза биомассы уменьшается. Образование гранул не наблюдается.



Рисунок 4 – Объем отстоявшегося активного ила в ходе

инкубирования при температуре 250С с добавлением гранул



Рисунок 5 – Объем отстоявшегося активного ила

в ходе инкубирования при температуре 300С

В ходе исследования гранулы аэробного активного ила (рис. 6) удалось получить лишь в образцах с температурным режимом 20 ⁰С.

Температурный режим является важным фактором процесса гранулообразования в аэробных условиях, ускорения процесса при добавлении предварительно сформированных гранул не установлено.

ЛИТЕРАТУРА

1. Аэробная биологическая очистка сточных вод в условиях гранулообразования активного ила / А.Е. Кузнецов [и др.] // Вода: химия и экология. – 2013. – №7. – С. 35–43.

УДК 579.672

Магистрант О. А. Павловская

Науч. рук. ст. преп. А. П. Райский

(кафедра биотехнологии и биоэкологии, БГТУ)

Тенденция к повсеместному применению пробиотиков, высокая рентабельность их производства (более 50%) обуславливает актуальность создания качественных отечественных пробиотиков. Однако настороженность общества в отношении ГМО, а так же некоторые законодательные ограничения их использования для терапии человека заставляют ученых искать альтернативные пути повышения эффективности штаммов [1]. Выход видится в создании мультисмесей эффективных штаммов пробиотиков [2]. Предыдущие исследования с использованием отечественных и зарубежных пробиотиков показали, что суммарная активность смеси не всегда больше, а иногда и ниже активности отдельных штаммов. Поэтому целью данной работы является подбор мутуалистических композиций пробиотических штаммов, в которых бы не только исключалась конкурентная борьба отдельных штаммов, но взаимно усиливалась их активность.

Исходя из позитивного результата сочетания энтерококков и лактобацилл, полученных ранее, была создана коллекция термофильных энтерококков, выделенных с поверхности ели. На основании предыдущих работ (оценки уровня антагонистической активности, устойчивости к антибиотикам, фагорезистентности) было отобрано три штамма энтерококков, а именно штаммы А3а, А2а, Е4б, которые обладают пробиотическими свойствами.

С позиции ассоциативного симбиоза комплекс различных пробиотиков можно рассматривать как композицию взаимодействующих бактерий, состоящую из доминантного антагониста и ассоцианта – стимулятора антагонизма [3]. Так как выделенные из природных источников энтерококки являются более слабыми пробиотиками, чем коммерческие штаммы, в данной работе в качестве доминантных антагонистов будут рассмотрены пробиотики отечественного и зарубежного производства уже реализуемые на рынке Беларуси, а в качестве ассоциантов буду выступать отобранные штаммы энтерококков. По изменению уровня антагонистической активности смеси в сравнении с уровнем активности доминанта можно будет судить о характере взаимодействия штаммов.

В качестве доминантных антагонистов в работе были использованы штаммы-пробиотики Escherichia coli М 17 («Биофлор», Диалек, Беларусь), L. acidophilus Ке 10 («Дилакт», Диалек, Беларусь), L. acidophilus 95/25 («Лактобациллин», Белмедпрепараты, Беларусь), L. reuteri Protectis («БиоГая таблетки», БиоГая, Швеция), L. acidophilus («Линекс», Лек, Словения). Тест-культура – Staphylococcus aureus 25922 из коллекции кафедры биотехнологии и биоэкологии.

Культивирование всех микроорганизмов проводилось в микроаэрофильных условиях при 37 °С 20 – 24 часа на модифицированной среде МРС. В качестве основного метода исследования был выбран метод агаровых блоков, при этом активность выражали в миллиметрах радиуса зоны задержки роста тест-культуры.

На первом этапе была оценена антагонистическая активность исследуемых бактерий в отношении выбранной тест-культуры –S. aureus. Было выяснено, что все штаммы являются антагонистами. Результаты изображены на рисунке 1.

Рисунок 1 – Уровень антагонистической активности исследуемых бактерий в отношении выбранной тест-культуры – S. aureus
По силе активности культуры доминантных антагонистов можно расположить в следующем порядке: L. reuteri Protectis (8 мм), L. acidophilus 95/25 (7 мм), L. acidophilus Ке 10 (6 мм), L. acidophilus «Линекс» (6 мм), E. coli М 17 (2 мм). Самым сильным антагонистом из ассоциантов является штамм А3а (4 мм), затем Е4б (3 мм), А2а (2 мм).

На втором этапе изучали изменение антагонистических свойств исследуемых микроорганизмов в условиях межмикробных отношений. Эксперимент проводился три раза, в качестве результатов представлены средние значения.

При использовании штамма А3а в качестве ассоцианта в 3 из 5 случаях наблюдалось увеличение антагонистической активности смеси по отношению к тест-штамму. Так при использовании L. acidophilus 95/25 в качестве доминанта радиус зоны задержки роста увеличивается с 7 до 8 мм; L. acidophilus «Линекс» – 6 до 7мм; E. coli М 17 – с 2 до 4 мм. Остальные смеси не демонстрировали увеличение активности в сравнении с чистой активностью доминанта.

При использовании штамма Е4б в качестве ассоцианта в 4 из 5 случаях наблюдалось увеличение антагонистической активности смеси по отношению к тест-штамму. При использовании L. acidophilus 95/25 в качестве доминанта радиус зоны задержки роста увеличивается с 7 до 9 мм; L. acidophilus Ке 10 – с 6 до 8 мм; L. acidophilus «Линекс» – с 6 до 8 мм; E. coli М 17 – с 2 до 4 мм. Смесь штамма с пробиотиком L. reuteri Protectis не привела к увеличению активности доминанта.

При использовании штамма А2а в качестве ассоцианта в 2 из 5 случаях наблюдалось увеличение антагонистической активности смеси по отношению к тест-штамму. Так при использовании L. acidophilus «Линекс» в качестве доминанта радиус зоны задержки роста увеличивается с 6 до 7 мм; E. coli М 17 – с 2 до 3 мм. Остальные смеси не демонстрировали увеличение активности в сравнении с чистой активностью доминанта.

Исследование показало, что наилучшим ассоциантом из выбранных вариантов является штамм Е4б, который стимулирует повышение активности 4 из 5 используемых пробиотиков. Отобранный штамм потенциально может быть эффективным для человека и использоваться в составе мультипробиотиков в сочетании с отечественными лактобациллами, однако промышленному выпуску должны предшествовать исследования безопасности и эффективности для человека.

ЛИТЕРАТУРА

1. Mozzi, F. Biotechnology of Lactic Acid Bacteria. Novel Aplications./ F. Mozzi, Raul R. Raya; Ed. by F. Mozzi. – Willey-Blackuell, 2010 – 393 p.

2. Marteau, P. Probiotics and health: new facts and ideas / P. Marteau, P. Seksik, R. Jian // CurrOpinBiotechnol. – 2002. – №13. – Р. 486-489.

3. Бухарин, О.В. Характеристика антагонистической активности пробиотических бактерий при их взаимодействии / О.В. Бухарин, А.В. Семенов // Клин. микробиол. антимикроб. химиотер. – 2010. – Т. 12, № 4. – С. 347–352.

УДК 628.112.24 + 579.63

Студ. А. М. Ковалевская

Науч. рук.ст. преп. М. В. Рымовская

(кафедра биотехнологии и биоэкологии, БГТУ)

Вода является основой жизни и сырьем для огромного количества технологий во всех отраслях промышленности. Присутствие в воде растворенных органических и неорганических загрязнений обусловливает развитие в системах водоснабжения бактериальной микробиоты. Бактерии попадают в грунтовые воды вместе с инфильтрационным пополнением водоносного горизонта, медленно проходя сквозь породу и попадая в водопроводные скважины. Бактериальное загрязнение скважин связано также с попаданием микроорганизмов в местах стыка оголовка и трубы скважины.

В настоящее время в Республике Беларусь дезинфекцию ствола скважин осуществляют обработкой жидким хлором, хлорной известью или гипохлоритом кальция. Недостатки хлорирования (образование высокотоксичных хлорорганических соединений, длительность времени воздействия хлора для эффективной дезинфекции) вызывают необходимость поиска альтернативы, которой может стать озонирование, основанное на свойстве озона разлагаться в воде с образованием атомарного кислорода, разрушающего ферментные системы микробных клеток и окисляющего некоторые соединения, которые придают воде неприятный запах (например, гуминовые основания). Основное преимущество использования озона заключается в том, что его окислительный потенциал выше в 1,52 раза, чем у хлора, в 1,39 раза чем у хлорноватистой кислоты и в 2,18 раза чем у диоксида хлора.

Технологический процесс озонирования включает последовательные стадии очистки воздуха, его охлаждения и осушки, синтеза озона, смешения озоновоздушной смеси с обрабатываемой водой, отвода и деструкции остаточной озоновоздушной смеси, вывода ее в атмосферу.

Целью исследования является определение режимов обеззараживания водопроводных скважин методом озонирования. В задачи исследования входит выбор тест-культур для изучения процесса обеззараживания скважин, определение режимов обработки воды, обеспечивающих ее полное обеззараживание, разработка методики изучения эффективности обеззараживания водопроводных скважин, определение режимов обработки стальных и бетонных поверхностей, обеспечивающих их полное обеззараживание.

Ранее нами были выбраны следующие тест-объекты из коллекции кафедры БТ и БЭ [1]: Clostridium sp., Pseudomonas fluorescens, Escherichia coli – и изучено обеззараживание водопроводной воды, загрязненной этими бактериями, с использованием методов хлорирования и озонирования. При рекомендуемых СанПиН 10-124-99 условиях обработки хлорсодержащими реагентами (6–24 ч при концентрациях активного хлора 50–100 мг/л) обеспечивалось 100% обеззараживание воды для всех исследованных тест-организмов. Уменьшение времени воздействия до 1-2 часов и концентрации активного хлора до 20 мг/л привело к снижению эффективности обеззараживания гипохлоритом натрия воды, загрязненной бактериями E. coli, на 0,5–1%, тогда как эффективность воздействия хлорной извести сохранялась. Подобные закономерности наблюдались и при использовании хлорсодержащих дезинфицирующих веществ на бактериях Clostridium sp. (отсутствие роста при 20 мг/л для всех реагентов при времени воздействия 1 час) и Ps. fluorescens (полное обеззараживание при 50 мг/л активного хлора хлорной извести и 20 мг/л активного хлора гипохлорита натрия при времени воздействия 1 час). При использовании озона полное обеззараживание наблюдалось уже после 1 минуты при концентрации озона в воде 2 мг/л для бактерий E. coli, для Clostridium sp. и Ps. fluorescens требовалось 5 минут обработки.

Для изучения процесса обеззараживания водопроводных скважин нами была предложена методика, включающая подготовку ночной культуры выбранных микроорганизмов на питательном бульоне, которая затем переносилась в качалочную колбу со 100 мл кипяченой водопроводной воды, туда же помещали стальные пластинки. Для иммобилизации микроорганизмов на поверхности пластинок помещали колбу на шейкер-инкубатор при 30°С,180 об./мин на 1 час. Затем пластинки по одной перемещали в колбы с обеззараживающими агентами (гипохлоритом натрия и хлорной известью с концентрациями активного хлора 50 и 100 мг/л для каждого) и 200 мл кипяченой водопроводной воды. Также делали колбу–контроль с 200 мл кипяченой водопроводной воды и пластинкой с иммобилизованным тест-организмом. Затем переносили пластинки в пробирки с питательным бульоном и помещали в термостат на 48 часов, затем высевали 0,1 мл жидкости из пробирок на поверхность питательного агара, после термостатирования (30°С, 48 ч) чашек Петри оценивали результат.

Пробный эксперимент без стерилизации металлических пластинок показал, что методика эксперимента несовершенна: наблюдалась активная коррозия металлических пластинок с отделением ржавчины в виде рыхлых хлопьев болотного цвета, сами пластинки приобретали черный цвет, что указывало на образование сульфида железа (II).При сравнении результатов микроскопирования ржавчины с биообрастаниями и без них видно, что хлопья сформированы бактериальными клетками и фрагментами ржавчины. Мы предположили, что активное отделение оксидов железа обусловлено «анаэробной биокоррозией железа» при восстанавлении сульфат-ионов до сероводорода, что приводит к образованию нерастворимого сульфида железа [2].

Для совершенствования общей схемы эксперимента было предложено ввести контроль стерильности питательной среды (2 мл жидкой питательной среды в пробирке) и контроль присутствия клеток тест-объекта в жидкости контрольной колбы (0,1 мл жидкости из колбы с пластинкой и с иммобилизованными микроорганизмами в 2 мл жидкой питательной среды в пробирке); необходима жесткая стерилизация металлических пластинок (200°С, 4ч) для исключения присутствия на поверхности посторонних микроорганизмов, в первую очередь сульфат-редукторов; в качестве питательной среды для «подращивания» микроорганизмов предложено использовать синтетическую питательную среду на основе солевого концентрата М9 и глюкозы.

Исследование роста тест-культур на жидкой синтетической питательной среде показало, что рост наблюдается для бактерий Ps. fluorescens. При проведении эксперимента с этими бактериями по усовершенствованной схеме активность коррозии заметно снизилась. Хотя заметная мутность наблюдалась после встряхивания всех опытных пробирок, высев на поверхность питательного агара жидкости из пробирок с пластинками и питательной средой показал рост бактерий Ps. fluorescens не во всех случаях, что указывает на обязательность высева на плотные среды.

В дальнейших экспериментах планируется использовать смешанную культуру бактерий из биообрастаний фильтра и изучить процесс обеззараживания металлических и бетонных поверхностей с использованием разработанной методики.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ковалевская, А. М. Выбор тест-объектов для моделирования процесса обеззараживания водопроводных скважин / А. М. Ковалевская // Наука – шаг в будущее: тезисы докладов VIII научно-практической конференции студентов, магистрантов и аспирантов факультета «Технология органических веществ», 4–5 декабря Минск, 2014 года. – Минск : БГТУ, факультет ТОВ, 2014. – С. 30.

2. Белясова, Н. А. Микробиология: учеб.пособие для студ. спец. «Биотехнология» и «Биоэкология» / Н. А. Белясова. – Мн.: БГТУ, 2005. – 292 с.

УДК628.112.24 + 631.427

Студ. С. Я. Фэн

Науч. рук. ст. преп. М. В. Рымовская

(кафедра биотехнологии и биоэкологии, БГТУ)

Согласно действующим нормативным документам в Республике Беларусь дезинфекция стволов скважин, резервуаров чистой воды и трубопроводов питьевого водоснабжения проводится хлорсодержащими веществами – хлорной известью и гипохлоритом натрия, в редких случаях используют жидкий хлор и новые хлорсодержащие препараты «Хлороцид» и «Акватабс». Действующим СанПиН предусматривается обработка внутренней поверхности водопроводных скважин растворами хлорсодержащих реагентов с концентрацией активного хлора 50-100 мг/л в течение 6–24 часов. При этом возникает необходимость утилизации отработанных растворов реагентов активного хлора, однако на практике такие растворы часто откачиваются на прилегающую к скважине территорию, жидкость просачивается через почву и вступает во взаимодействие с ее органическими компонентами. В результате такого взаимодействия радикалы активного хлора могут включиться в состав органической фракции почвы с образованием хлорированных органических веществ различного строения, определяемого компонентным составом почвы, с некоторой долей вероятности могут образовываться полихлорированные соединения и структурные аналоги хлорсодержащих пестицидов, загрязняющие поверхностные воды.

Наряду с хлорсодержащими дезинфицирующими средствами широкое распространение в процессах водоподготовки в последние годы за рубежом получил озон. Основной стадией предлагаемых технологий является растворение озона в воде, а основным аппаратом – генератор озона. При обеззараживании скважин озоновоздушной смесью остаточная концентрация озона в воде быстро уменьшается и при выдерживании в течение часа после обработки составляет менее 0,005 мг/л, что позволяет предположить значительно меньшее воздействие таких вод на окружающую среду.

Почвы характеризуются не только химическим составом, но и составом и чис­ленностью различных групп биоты, их суммарной активностью, прежде всего активностью биохимических процессов, которые лежат в основе плодородия почв. Показателями биологической активности почв могут служить количественные характеристики численности и биомассы разных групп почвенной биоты, их общая продуктивность, активность основных процессов, связанных с круговоротом элементов, ферментативная активность почв, а также количество и скорость накопления продуктов жизнедеятельности почвенных организмов [1].

Целью нашего исследования является изучение воздействия отработанных растворов для обеззараживания водопроводных скважин на почву. Объектом исследования являлась типичная для Республики Беларусь дерново-подзолистая слабоозоленная супесчаная почва на рыхлой супеси, подстилаемой легким моренным суглинком, отобранная около г.п. Руденск Минской области.

Для достижения поставленной цели моделировался процесс загрязнения почвы путем обработки ее растворами хлорной извести и гипохлорита натрия с исходной дозой активного хлора 100 мг/л, озонированная вода с начальной концентрацией озона 2 мг/л. В качестве контроля служила почва, обработанная тем же объемом отстоянной водопроводной воды. Количество хлорорганических веществ в почве предложено оценивать путем хроматографического анализа гексанового экстракта почвы [2]. Влияние измененного компонентного состава на микробиологические и биохимические процессы в почве оценивалось по показателю дегидрогеназной активности, причем определялась потенциальная и актуальная активности [3], результат представлен в виде изменения дегидрогеназной активности в опытной пробе по сравнению с контрольной.

Результаты эксперимента показали, что потенциальная дегидрогеназная активность после обработки почвы немного увеличилась (на 7-30 % к контролю), что может указывать на возможность минерализации образовавшихся при воздействии сильных окислителей соединений при внесении дополнительного питания (глюкозы), тогда как актуальная активность в среднем снизилась на 10 %, что в целом говорит о токсическом воздействии на микробиоту почвы.

На основании результатов проведенного исследования для получения более полной картины предложено определить также целлюлазную и каталазную активности почвы.

Для очистки загрязненных почв от хлорорганических соединений должна использоваться ремедиация (восстановление, «излечивание») загрязненных почв. Биологические технологии являются наиболее предпочтительными вследствие своей экологической безопасности, низкой себестоимости работ и достаточно высокой эффективности. Для моделирования процесса ремедиации почвы образцы обработанной ранее почвы взвешивались по 40,0 г и помещались в чашки Петри. Для ремедиации обработанной почвы предложено использовать три способа: внесение органоминерального удобрения для активизации собственной микробиоты почвы, внесение почвенных микроорганизмов в составе коммерческого препарата для увеличения концентрации бактерий, способных к активной минерализации органических компонентов почвы, а также выращивание растений, улучшающих структуру почвы и содержание органических и минеральных веществ после заделывания их в почву. В качестве органоминерального удобрения использовался оксидат торфа «Газон» (ЗАО «Юнатэкс», г. Минск, РБ) в рекомендуемой производителем дозе внесения – 0,04 мл на чашку Петри с почвой после разведения в 10 мл отстоянной водопроводной воде. В качестве источника микроорганизмов использовался коммерческий препарат «Биониксэкокомпост» («BIONETIX», Квебек, Канада) в дозировке производителя – 0,02 г на чашку Петри с почвой после разведения в 10 мл отстоянной водопроводной воде. В качестве растения, положительно влияющего на структуру и состав почвы использовалась редька масличная Raphanussativus var. оleiferus (фермерское хозяйство «Новоберезовское, д. Березовка, Минская обл., РБ), количество семян на одну чашку Петри составило 20 штук. Контролем являлась обработанная почва без внесения факторов ремедиации. Также для возможности сравнения контролировали изменение характеристик исходной почвы, обработанной факторами ремедиации.

Длительность эксперимента составила 20 суток, в течение этого периода производился полив почвы отстоянной водопроводной водой до полной влагоемкости каждые двое суток, включая два полива с внесением хлорных реагентов и озона в указанных выше концентрациях в содержимое соответствующих чашек.

Результаты определения дегидрогеназной активности пока не позволяют сделать однозначных выводов. В дальнейшем для получения более полной картины планируется определить также целлюлазную и каталазную активности почвы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Другов Ю. С., Роднин А. А. Анализ загрязненной почвы и опасных отходов: практическое руководство. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. – 424 с.

2. Качество почвы. Определение содержания хлорорганических пестицидов и полихлорированных бифенилов. Газохроматографический метод с электронозахватным детектором: ГОСТ Р 53217-2008. – Введ. 25.12.08. – М.: СтандартИнформ, 2009. – 20 с.

3. Хазиев, Ф. Х. Методы почвенной энзимологии / Ф.Х. Хазиев. – М.: Наука, 1990. – 189 с.

УДК 579.61

Студ. Н. В. Валовень

Науч. рук. доц. Е. А. Флюрик

(кафедра биотехнологии и биоэкологии, БГТУ),

доц. С. А. Ламоткин

(кафедра физико-химических методов сертификации продукции, БГТУ)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ АНТИБАКТЕРИАЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ
ОБРАЗЦОВ ШАМПУНЯ И БАЛЬЗАМА, СОЗДАННЫХ
С ПРИМЕНЕНИЕМ ХВОЙНЫХ ЭКСТРАКТОВ

Введение. Шампунь – одно из самых распространенных средств по уходу за волосами. Качество шампуней определяется исключительно по такому параметру как состав. Состав хорошего шампуня непременно должен включать натуральные компоненты, биологически активные добавки. Чем больше в шампуне содержится витаминов, экстрактов, масел, настоев, тем он полезнее. Современные технологии позволяют шампуням удалять загрязнения с кожи головы, при этом обогащая, увлажняя и питая волосы.

Вещества, которые самым благотворным образом влияют на волосы – это природные натуральные увлажнители, которые обволакивают волос снаружи, оставляя влагу в кутикулах. Растительные масла в составе шампуней призваны смягчать волосы, наполнять их витаминами, оставлять на волосах защитную пленку, которая будет защищать их от вредных воздействий окружающей среды. Наличие экстрактов, натуральных масел во много раз повышают ценность шампуня.

Бальзам оказывает на волосы комплексный эффект. Задача бальзама – питание, увлажнение, лечение волос и кожи головы. В состав бальзамов вводят экстракты растений, масла, белки (протеины пшеницы, шелка, сои, молока), минеральные компоненты (соли, грязи, глина). Компоненты бальзама питают стержень, приглаживают кератиновую поверхность волоса, благодаря чему появляется блеск. Увлажнение структуры волос снижает их ломкость, делает волосы мягкими, эластичными. Бальзам-ополаскиватель или бальзам-кондиционер содержат в себе более низкие концентрации активных веществ. В зависимости от состава определяется качество и применение бальзамов.

Цель работы – определение антибактериальной активности образцов шампуня и бальзама, разработанных на кафедре ФХМП.

Были проведены исследования антибактериальной активности образцов шампуня и бальзама: с отдушкой, с пихтой сибирской, с пихтой одноцветной, с консервантом.

Исследования проводили методом агаровых лунок, который позволяет охарактеризовать чувствительность микроорганизмов к исследуемым образцам.