Штамм clonostachys solani f. nigrovirens (van beyma) schroers - биодеструктор термопластичного полиуретана и латекса на основе акриловой кислоты

Штамм clonostachys solani f. nigrovirens (van beyma) schroers - биодеструктор термопластичного полиуретана и латекса на основе акриловой кислоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области биотехнологии, в частности к средствам борьбы с загрязнением окружающей среды, и касается использования штамма Clonostachys solani f. nigrovirens (van Beyma) Schroers ВКПМ F-990 в качестве биодеструктора полимерных материалов: термопластичных полиуретанов и латексов на основе акриловой кислоты. Изобретение может быть использовано при утилизации отходов полимерных материалов.

Большой объем мирового производства полимеров и связанное с этим широкое использование полимерных пленок в качестве упаковочных материалов привели к появлению важнейшей проблемы, вызванной необходимостью утилизации синтетических полимерных отходов.

По своему химическому составу синтетические полимеры труднодоступны действию биотических факторов. Однако многие микроскопические грибы способны обрастать, повреждать и даже разрушать полимеры различного химического строения [Биоповреждения. Под ред. Ильичева. М., Высшая школа, 1987, 352 с.]. Повреждения синтетических полимеров происходят с неодинаковой интенсивностью, которая зависит как от состава материала, так и от активности микроорганизмов, способных функционировать в определенных условиях внешней среды.

В настоящее время в каталоге микромицетов - биодеструкторов полимерных материалов [Лугаускас А.Ю., Микульскене А.И., Шляужене Д.Ю. Каталог микромицетов - биодеструкторов полимерных материалов, М.: Наука, 1987 г.] приведены данные о микромицетах, встречаемых на полимерных материалах различного практического назначения в районах России и Прибалтики. Описано 360 видов микромицетов, дана краткая характеристика их морфологических особенностей.

В качестве ближайшего аналога биодеструктора полиуретанового поропласта принят Taeniolella scripta. В качестве биодеструктора акриловых дисперсий - Xylohypha nigrescens на лакоткани. (Лугаускас А.Ю., Микульскене А.И., Шляужене Д.Ю. Каталог микромицетов - биодеструкторов полимерных материалов, М.: Наука, 1987). Однако при отнесении данных микроорганизмов к биодеструкторам полимерных материалов использовался метод обрастания полимерного материала, что является недостаточным и, как показали исследования, недостоверным.

Целью изобретения является выявление нового штамма, характеризующегося высоким уровнем биодеструкции термопластичных полиуретанов и латексов на основе акриловой кислоты, с изучением изменения поверхности образцов после иммобилизации ее исследуемым микромицетом и установлением механизма биодеструкции под действием данного штамма.

Для получения поставленной цели предложен штамм Clonostachys solani f. nigrovirens (van Beyma) Schroers ВКПМ F-990.

Технический результат заключается в эффективной деструкции термопластичных полиуретанов и латексов на основе акриловой кислоты штаммом Clonostachys solani f. nigrovirens (van Beyma) Schroers ВКПМ F-990, а именно масса полимеров под действием данного штамма уменьшается в среднем на 0,18-0,36 за 21 день.

Причем установлено, что биодеструкция полиуретана под действием штамма Clonostachys solani ВКПМ F-990 происходит за счет разрыва основной цепи по функциональным группам (N-C связей). Молекулярная масса полиуретана уменьшилась в среднем на 0, 3% за 21 день. Биоповреждение акрилатов происходит за счет деструкции боковой цепи акрилового фрагмента, что не приводит к изменению молекулярной массы полимера.

Особенностью данного штамма является то, что продуктами, синтезируемыми штаммом, на термопластичном полиуретане является 2, 2, 6, 6-тетраметилпиперидин-4-ол, на латексах - уксусная кислота.

Штамм Clonostachys solani f. nigrovirens (van Beyma) Schroers 9A выделен в естественных условиях методом приманки на термопластичный полиуретан и акрилаты из образца почвы: Тульская область, 150 км от Москвы; окультуренная дерново-подзолистая среднесуглинистая и - депонирован во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов (ВКПМ) под номером F-990.

Данный штамм характеризуется следующими признаками.

- Культурально-морфологические признаки: на диагностической среде (овсяный агар - ОА) - рост ограниченный, край колонии паутинистый, мицелий пушисто-клочковатый, тяжистый. Размер колонии 25-45 мм на 7-10 сутки. Воздушный мицелий обильный, пушистый до 3 мм в высоту, плотный, слегка тяжистый, белого цвета на 7-10 сутки культивирования. Цвет субстратного мицелия - желтовато-белый. Цвет обратной стороны колонии - неокрашенный. Образование пигмента не наблюдалось. По мере старения воздушный мицелий приобретает бледно-желтоватую окраску, в центре развивается обильное спороношение на вторичных конидиеносцах, что придает колонии темно-зеленую окраску. На сусло-агаре колонии более быстро формируют спороношение (на 5-7 сутки); на агаре Чапека, напротив, спороношение появляется на 10-14 сутки.

- Микроскопия: мицелий септированный, тонкий, неокрашенный, часто формирует тяжи. Спороношение - образует два типа конидиеносцев. Первичные конидиеносцы образуются одиночно преимущественно в краевой зоне, они достигают 220 мкм в длину и несут в верхней части одно-, трехярусную узкую кисточку из прижатых ланцетных фиалид до 20 мкм длинны, иногда могут нести одиночные фиалиды до 30 мкм длины. Вторичные конидиеносцы образуются позже, более обильны в центре колонии, могут быть собраны в группы, они достигают 150 мкм в длину и несут на вершине двух-, четырехъярусную широкую кисточку, состоящую из более менее прижатых веточек, метул и бутылевидных фиалид, прямых или слегка изогнутых 10-15 мкм в длину. Споры - конидии на первичных конидиеносцах формируются в слизистых головках, на вторичных конидиеносцах в широких колонках. Конидии эллипсоидные неравнобокие до слегка согнутых, 4,5-6×2,5-3 мкм, гладкие, от бесцветных (на первичных конидиеносцах) до темно зеленых (на вторичных конидиеносцах). Хламидоспоры формируются редко.

Пример 1

Мониторинг механизма биодеструкции термопластичного полиуретана включает культивирование штамма Clonostachys solani f. nigrovirens (van Beyma) Schroers ВКПМ F-990 на поверхности термопластичного полиуретана (ПУ, ТУ 5141-003-17823007-99) на основании ГОСТ 9.048-89, ГОСТ 9.040-91, исследование поверхности полимера при помощи растровой электронной микроскопии (сканирующий микроскоп фирмы JOEL - JSM-5300LV, Япония); выявление продуцируемых веществ при помощи хроматомасс-спектрометрии (хроматограф марки Hewlett Packard модель HP-6890 (США) с масс-селективным детектором и капиллярной колонкой 30 м, d_вн 0.25 мм HP-5 MS в режиме программирования температуры 40÷260°С, 15°/мин), определение изменения массы образцов полимеров.

На фиг.1 представлена электронно-микроскопическая фотография поверхности полиуретана после ее иммобилизации Clonostachys solani f. nigrovirens (van Beyma) Schroers ВКПМ F-990 (Увеличение ×1000).

При исследовании поверхности образцов иммобилизованного полиуретана при контакте со штаммом Clonostachys solani f. nigrovirens (van Beyma) Schroers ВКПМ F-990 были идентифицированы такие органические вещества, как 2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ол. Характер поражения точечный с потерей веса от 0,24% до 0,36% за 21 день.

Пример 2.

Мониторинг механизма биодеструкции латексов на основе акриловой кислоты включает культивирование штамма Clonostachys solani f. nigrovirens (van Beyma) Schroers ВКПМ F-990 на поверхности акриловой дисперсии фирмы «Forcit», Финляндия (марки - лентекс, А2001, А30), на основании ГОСТ 9.048-89, ГОСТ 9.040-91, исследование поверхности полимера при помощи растровой электронной микроскопии (сканирующий микроскоп фирмы JOEL -JSM-5300LV, Япония); выявление продуцируемых веществ при помощи хроматомасс-спектрометрии (хроматограф марки Hewlett Packard модель HP-6890 (США) с масс-селективным детектором и капиллярной колонкой 30 м, d_вн 0.25 мм HP-5 MS в режиме программирования температуры 40÷260°С, 15°/мин), определение изменения массы образцов полимеров.

На фиг.2 представлена электронно-микроскопическая фотография поверхности латекса после ее иммобилизации Clonostachys solani f. nigrovirens (van Beyma) Schroers ВКПМ F-990.

Идентифицирована уксусная кислота на поверхности иммобилизованного латекса. Характер поражения точечный с потерей веса 0,18-0,28% за 21 день.

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о том, что с помощью штамма Clonostachys solani f. nigrovirens (van Beyma) Schroers ВКПМ F-990 может быть достигнута интенсивная деструкция термопластичного полиуретана, латекса на основе акриловой кислоты, и он может быть использован при утилизации отходов полимерных материалов на основе термопластичного полиуретана и латекса на основе акриловой кислоты.

Штамм Clonostachys solani f. nigrovirens (van Beyma) Schroers ВКПМ F-990 - биодеструктор термопластичного полиуретана и латекса на основе акриловой кислоты.