Характеристика сорбции тяжелых металлов протопластами и клетками микроорганизмов

К протопластам, полученным на предыдущем этапе работы, приливали 5 мл соли CuCl₂концентрацией 0,1М и продолжали измерение оптической плотности с той же периодичностью. Полученные результаты представлены в таблице 4.

Таблица 4 – Результаты измерения оптической плотности при 600 нм суспензий протопластов микроорганизмов Bacillus subtilis и E. coli

Время, мин	Оптическая плотность суспензии Bacillus subtilis	Оптическая плотность суспензии E. coli
	0,215	0,194
	0,187	0,160

Продолжение таблицы 4

	0,150	0,133
	0,135	0,109
	0,129	0,104
	0,125	0,101

Графики зависимости представлены на рисунках 8 и 9.

Рисунок 10 - Зависимость оптической плотности от времени сорбции тяжелого металла протопластами культуры Bacillus subtilis

Рисунок 11 - Зависимость оптической плотности от времени сорбции тяжелого металлапротопластами культуры E. coli

Таким образом, зависимости, отображающие изменение оптической плотности суспензии микроорганизмов, которая первоначально подвергается протопластированию, а далее сорбции тяжелого металла, представлена на рисунках 10 и 11.

Рисунок 12 – Изменение оптической плотности при процессах протопластирования и сорбции тяжелого металла протопластами микроорганизмов Bacillus subtilis

Рисунок 13 – Изменение оптической плотности при процессах протопластирования и сорбции тяжелого металла протопластами микроорганизмов E. coli

Для анализа сорбции меди клетками микроорганизмов культуры исследуемых микроорганизмов - E. coli (Гр(-))и Bacillus subtilis (Гр(+)) - разводили питательным бульоном в соотношении 5 мл микробной суспензии, полученной при смыве со скошенного агара, к 15 мл и выращивали при 30°С в течение 150 минут. Далее к полученным растворам приливали 10 мл раствора соли CuCl₂ и проводили измерения оптической плотности суспензий на фотоэлектроколориметре. Полученные результаты представлены в таблице 5.

Таблица 5 – Результаты измерения оптической плотности суспензий микроорганизмов Bacillus subtilis и E. coli

Время, мин	Оптическая плотность суспензии Bacillus subtilis	Оптическая плотность суспензии E. coli
	0,100	0,086
	0,082	0,066
	0,061	0,043
	0,050	0,030
	0,045	0,027
	0,044	0,025

Полученные графические зависимости представлены на рисунках 12 и 13.

Рисунок 14 - Зависимость оптической плотности от времени сорбции тяжелого металла клетками микроорганизмов культуры Bacillus subtilis

Рисунок 15 - Зависимость оптической плотности от времени сорбции тяжелого металла клетками микроорганизмов культуры E. coli

Для сравнения эффективности и скорости сорбции тяжелого металла клеточными формами микроорганизмов и их протопластами были проведены комплексонометрические определения концентраций соли CuCl₂в ходе сорбции тяжелого метала. Определения проводили согласно схеме:

1. в мерную колбу на 50 мл добавляли 1 мл микробной суспензии (или суспензии протопластов);

2. приливали к содержимому мерной колбы 10 мл раствора CuCl₂ концентрацией 0,1М;

3. через 5, 10, 15, 20 и 25 минут центрифугировали культуру микроорганизмов (или взвесь протопластов) и оттитровывали супернатант.

Полученные данные представлены в таблице 6.

Таблица 6 – Результаты комплексонометрического титрования надосадочной жидкости

Время, мин	Концетрация соли CuCl2в исследуемом сорбенте, моль/л:
Bacillus subtilis (клетки м/о)	Bacillus subtilis (протопласты)	E. coli (клетки м/о)	E. coli (протопласты)
	0,100	0,100	0,100	0,100
	0,089	0,084	0,093	0,091
	0,069	0,063	0,084	0,076
	0,053	0,050	0,076	0,060
	0,050	0,044	0,070	0,054
	0,048	0,040	0,068	0,050

Для оценки скорости сорбции был построен график зависимости концентрации соли в супернатанте от времени сорбции. Полученная зависимость представлена на рисунке 14.

Рисунок 16 – Кинетика сорбции меди различными сорбентами

По результатам построения с помощью программного приложения Microsoft Excel были найдены линейные уравнения, описывающие каждую из полученных кривых сорбции. Они представлены в таблице 7.

Таблица 7 – Линейные уравнения кривых сорбции соли различными сорбентами

Сорбент	Уравнение
Bacillus subtilis (клетки м/о)	y=-0,011x+0,107
Bacillus subtilis (протопласты)	y=-0,012x+0,106
E. coli (клетки м/о)	y=-0,006x+0,105
E. coli (протопласты)	y=-0,010x+0,109

Анализируя таблицу 7, можно заключить, что наибольшую скорость сорбции имеют протопласты культуры Bacillus subtilis, а наименьшую ― клетки E. coli.

Результаты оценки эффективности различных сорбентов приведены в таблице 8.

Таблица 8 – Эффективность различных исследуемых сорбентов при сорбции меди

Сорбент	Масса сорбированной меди, г	Количество клеток (протопластов), участвовавших в сорбции	Эффективность сорбента, мг/10^5 кл
Bacillus subtilis (клетки м/о)	0,0333	1,03∙10^7	0,32
Bacillus subtilis (протопласты)	0,0384	4,12∙10^6	0,93
E. coli (клетки м/о)	0,0205	5,08∙10^6	0,40
E.coli (протопласты)	0,0290	6,14∙10^6	0,32

Таким образом, в итоге проделанного эксперимента можно сделать следующие выводы:

1. наиболее эффективная сорбция меди наблюдалась при исследовании сорбционных свойств протопластов культуры Bacillus subtilis (0,93 мг/10⁵ кл);

2. наибольшая скорость сорбции наблюдалась при исследовании сорбционных свойств протопластов культуры Bacillus subtilis;

3. по итогам сравнения сорбционных свойств клеток микроорганизмов и их протопластов можно заключить, что более активная сорбция (и по абсолютному занчению количества сорбированного металла, и по скорости сорбции) характерна для протопластов микроорганизмов;

4. при сравнении сорбции Гр(+) и Гр(-) микроорганизмов было выявлено, что более активная сорбция характерна для грамположительных микроорганизмов.

Заключение

В ходе выполнения курсовой работы были рассмотрены: влияние микроорганизмов на безопасность и сохранность сельскохозяйственного сырья и готовой пищевой продукции, требования нормативной документации к микробиологической безопасности продукции, строение клеток микроорганизмов, а также способы получения и основные свойства протопластов микроорганизмов.

В экспериментальной части курсовой работы исследовались, главным образом, сорбционные свойства микроорганизмов и их протопластов. В настоящее время этому направлению биотехнологии и микробиологии уделяется все больше внимания, поскольку получаемая информация способствует развитию многих промышленных и сопряженных с промышленностью процессов: более полной выработке руд и полезных ископаемых, проблемам очистки сточных, промышленных и канализационных вод, экологическим аспектам безопасности окружающей среды и многим другим.

Описанная схема исследования сорбционных свойств микроорганизмов и их протопластов может служить основой для проведения научно-исследовательских работ.

Список использованной литературы

1. Бабанская, Н.Г. Безопасность продовольственной сырья и пищевых продуктов / Н.Г. Бабанская, С.Б. Васильева, В.М. Позняковский. – Кемерово: Кемеровскийтехнологический институт пищевой промышленности, 2005. – 140 с.

2. Комов, В.П. Биохимя: учебное пособие / В.П. Комов, В.Н. Шведова. – М.: Дрофа, 2008. – 638 с.

3. Маркевич, Р.М. Технология основных пищевых производств / Р.М. Маркевич. – Минск: БГТУ, 2007. – 384 с.

4. Гореликова, Г.А. Основы современной пищевой биотехнологии: учебное пособие / Г.А. Гореликова. – Кемерово: Кемеровский технологический институт пищевой промышленности, 2005. – 140 с.

5. Тимофеева, В.А. Товароведение продовольственных товаров / В.А. Тимофеева. – М.: Феникс, 2013. – 494 с.

6. Желтаков, М.М. Сборник лабораторных работ для студентов специальности «Биотехнология и биоэкология»: учебно-методическое пособие / М.М. Желтаков. – М.:СтолП, 2012. – 212 с.

7. Рималь, С.Д. Введение в микробиологию: учебное пособие / С.Д. Рималь, В.Р. Коркин. – М.: Феникс, 2010. – 523 с.

8. Куцый, Г.В. Безопасность пищевых продуктов: микробиологические аспекты/ Г.В. Куцый, Р.Е. Писчик, Т.О. Рыбалова. – Киев: Секрет, 2006. – 398 с.

9. Скурихин, И.М. Химический состав пищевых продуктов: справочные таблицы содержания аминокислот, жирных кислот, витаминов, макро- и микроэлементов, органических кислот и углеводов / И.М. Скурихин, М.Н. Волгарев. –М.: Агропромиздат, 1987. – 371 с.

Дата добавления: 2014-01-04