АНАЛИЗ ПРОДУКТОВ БИОДЕГРАДАЦИИ ОТДЕЛЬНЫХ НЕФТЯНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ МЕТОДОМ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОЙ ЖИДКОСТНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ

Биологические науки /6. Микробиология

Д.х.н. Велиев М.Г²., д.б.н. Салманов М.А¹., к.б.н. Алиева С.Р¹., докторант Гамидова К.М¹., к.х.н. Бекташи Н.Р².

¹Институт микробиологии НАН Азербайджана

²Институт полимерных материалов НАН Азербайджана

e-mail: mveliyev@mail.ru

Микробиологические превращения нефтяных углеводород представляют собой особую область из-за некоторых особенностей этих процессов. Их специфика обусловлена своеобразием углеводородов как химических соединений с предельной восстановленностью связанными с этим гидрофобными свойствами. Оказалось, что гидрофобность углеводородной молекулы имеет большое значение для химизма микробиологического окисления этих соединений, их транспорта в микробную клетку, динамики роста культур, их физиологии, многих аспектов технологии процессов, связанных с применением субстратов углеводородной природы [1, 2].

Целью настоящей работы является исследование способности деградации нефтяных углеводород алифатического и ароматического рядов отдельными микробными культурами и анализ полученных продуктов методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ).

Основными объектами проведенного исследования были микромицеты (Pencillium, Aspergillus, Fusarium) и бактерии (Micrococcus, Bacillus, Pseudomonas), выделенные из воды и грунта Апшеронского полуострова.

В опытах по изучению биодеградационной способности в качестве единственного источника углерода использовали жидкие фракции парафинов (С₄–С₁₀) и некоторых индивидуальных углевородов (бутан, пентан, гексан), а также некоторые индивидуальные ароматические углеводороды (толуол, стирол, изопропилбензол, метилстирол).

Проведенные эксперименты показали, что используемые соединения были пригодны в качестве единственного источника углерода и энергии для роста штаммов грибов и бактерий.

В работе были подобраны условия анализа продуктов биодеградации методом обращено-фазной жидкостной хроматографии. Анализ проведен на жидкостном хроматографе «Kovo» (Чехия) с УФ – детектором рабочей длиной волны 254 нм. Колонка (3,3 х 150 мм), дополненная сорбентом Seperon SGX-C18 с размером частиц 7 мкм. Т=25⁰С. Разделение осуществлено в градиетном режиме в системе метанол: вода (70:30 об%) скорость подвижной фазы 0,3-0,5 мл/мин. Анализы продуктов свидетельствуют, что деградация вышеуказанных алифатических и ароматических углеводородов микромицатами Aspergillus sp. осуществляется по метильной группе. Полученные спектральные и хроматографические данные свидетельствуют о том, что в соокислительных условиях эти микроорганизмы трансформируют бутан в пропионовой кислоты (80%) (схема I), а толуол кроме бензойной кислоты (35%) с одновременным образованием салициловой кислоты (45%) (схема II):

Полученные спектральные и хроматографические данные свидетельствуют о том, что бактерии рода Micrococcus, Bacillus, Pseudomonas активно деградировали отдельные нефтяные углеводороды. Показано, что деградация толуола под воздействием бактерий рода Pseudomonas sp. протекает с образованием бензойной кислоты (30%), о-крезола (50%) и 2,3-дигидрокситолуола (10%) по схеме:

Наиболее эффективные штаммы-биодеструктуры были объединены в отдельные ассоциации грибов и бактерий, которая может быть рекомендована для разработки препарата, направленного для очистки загрязненных нефтью территорий при 20-25⁰С температурах, а также обработки цистерн и других емкостей, длительное время используемых для хранения нефтепродуктов.

Разработанное условие хроматографирования может быть пригодным при выявлении новых биологически активных микроорганизмов, деградирующих алифатические и ароматические углеводороды. Исследование способности микроорганизмов окислять конкретные классы углеводородов в составе нефтей, позволяют в перспективе создавать биопрепараты целевого назначения.

Работа выполнена и продолжается при финансовой поддержке Украинского Научно-Технологического Центра (УНТЦ) в рамках проекта № 5784.

Литература

1. Скрябин Г.К., Головлёва Л.А. Использование микроорганизмов в органическом синтезе. М: Наука, 1976, 335 с.

2. Салманов М.А., Велиев М.Г., Алиева С.Р. Биодеградация и биотрансформация в органическом синтезе Баку: ЭЛМ, 2011, 200 с.

3. Гинзбург-Карагичева Т.Л. Микробиологическое исследование серно-соленых вод Апшерона. Азербайджан // Нефт. Хозяйство, 1926, № 6. с. 30-35.

4. Велиев М.Г., Бенгт Даниелсон, Салманов М.А., Алиева С.Р., Бекташи Н.Р. Биодеградация Бакинской нефти и углеводородов микромицетами // Нефтехимия, 2008, том 48, № 1, с. 55-61.