Биотехнология. принципы и применение - Бич Г.
ISBN 5-03-000058-5
Скачать (прямая ссылка):
в адсорбции, а не в деградации. Степень их разложения микроорганизмами
определяется растворимостью, ионными свойствами, а также природой
заместителей и их числом. Оказалось, что микроорганизмы способны
разлагать красители, но только после адаптации к значительно более
высоким концентрациям, чем те, которые обычно обнаруживаются в сточных
водах. Поскольку микроорганизмы могут использоваться для контроля за
загрязнением окружающей среды этими соединениями, был проведен скрининг,
направленный на выявление тех микроорганизмов, которые способны к
расщеплению модельных веществ типа n-аминобензолов, а также скрининг и
селекция организмов из дренажных канав предприятий по производству
красителей. Были сделаны попытки найти взаимосвязь между подверженностью
соединения биодеградации и его химической структурой.
Компоненты азокрасителей могут разлагаться в аэробных или анаэробных
условиях. Анаэробная биодеградация осуществляется относительно легко,
поскольку многие организмы синтезируют неспецифические ферменты,
катализирующие восстановительное расщепление азогруппы (рис. 6.17).
Однако для дальнейшей деградации необходим двухстадийный процесс,
продукты которого - амины - могут быть потенциально вредными и их '
подвергают окислительному расщеплению. Азоре-дуктазы, выделенные из
аэробных систем, видимо, обладают большей субстратной специфичностью и не
находят широкого применения при переработке отходов. Процесс разложения
азокрасителей изучался на примере простого модельного соединения 4,4'-
дикарбоксиазобензола (ДКАБ). Выделены организмы, использующие это
соединение в качестве единственного источника углерода, азота и энергии.
Ранее считалось, что азосвязь в природе не образуется. Однако среди
продуктов, синтезируемых одним из грибов - патогеном насекомых - было
идентифицировано азосоединение, так что бактериям приходилось встречаться
с этим типом связей in vivo. Был выделен один из видов Flavobacterium,
разрушающий только
282
Глава 6
транс-ДКАБ; если использовать ингибиторы ферментов,, раскрывающие кольцо,
то это приводит к накоплению ами-нобензоата. Тем не менее данный организм
не расщепляет промышленные красители, а попытки ввести его в непрерывную
культуру для длительной адаптации оказались безуспешными. Flavobacterium
не выдерживала конкуренции со стороны другого организма - одной из
псевдомонад, способной расти при высоких концентрациях (750 мг/л)
используемого ею синтетического красителя и, следовательно, эффективно
разрушать его. При повышенной температуре эта способность утрачивалась.
Возможно это связано с тем, что упомянутая функция кодируется плазмидой.
Следует отметить, что полученные штаммы обладают высокой субстратной
специфичностью и едва ли выживут в установках для очистки сточных вод.
6.6.4. Биологическая очистка газов
Очистка отходов от вредных, токсичных и пахучих газов - это серьезная
экологическая проблема. Во многих промышленных производствах (в
фотопромышленности, при перегонке нефти, очистке природного газа и в
целлюлозно-бумажной промышленности) образуются восстановленные соединения
серы (тиосульфат, сероводород, метилмеркаптаны, диметилсульфид), Эти
соединения являются также побочными продуктами анаэробного разложения
отходов животноводства с высоким содержанием органических веществ.
Большинство неорганических восстановленных соединений серы служат
источником энергии для целого ряда микроорганизмов, растущих в аэробных
или анаэробных условиях (рис. 6.18). Могут быть созданы очистные системы,
основанные, например, на использовании тйоба-цилл: в таких системах
анаэробное десульфурирование сопряжено с денитрификацией. Один из методов
очистки от сероводорода состоит в пропускании газа через солевой раствор,
например раствор сульфата меди. В результате происходит осаждение
нерастворимого сульфида металла, который затем
NHa
Рис. 6.17. Анаэробное восстановительное расщепление модельных
азокрасителей.
Окружающая среда и биотехнология
283
может быть окислен при участии микроорганизмов (см. также тл. 5, где
рассматривается переработка отходов горнодобывающей промышленности).
Количество отходов с неприятным запахом увеличивается и в результате
интенсификации животноводства. Для устранения этого запаха из отходов
удаляют, в частности, восстановленные соединения серы; такое удаление
происходит с потерей азота или без потери (путем образования аммиака) в
зависимости от того, какие микроорганизмы при этом используются.
Органические сульфиды часто бывают токсичными для микроорганизмов.
Например, обогащение от-
Аэробный процесс H2S + 202 --> H2S04
(CH3)2S + 502 -> 2С02 + H2S04 + 2Н20
Анаэробный процесс 5H2S + 8NaN03 --> 4Na2S04 + H2S04 + 4H20 + 4N2
(CH3)2S + 4NaN03 -> 2C02 + Na2S04 + 2NaOH + 2H20 + 2N2
Рис. 6.18. Разрушение восстановленных соединений серы.
ходов микроорганизмами, способными использовать диметил-сульфид,
затруднено, хотя в принципе можно выделить сообщество микробов, растущее
