Штамм бактерий bacillus suвтilis деструктор поликапроамидных волокнистых материалов на уровне макро-и микроструктуры

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 473 А ВТОРСКОМ ДЕТЕЛЬСТ иотехнолобактерий - х (ПКА) воыть испольеделениятекстильвоем состаэывать гид зованием 8 Штамм роорганиэ хранят в ча волокнах и ре 35-37 С. Штаммролиз м -амино выдел ма капр шках П ри 100 ую характериимеет стику,Культузнаки. Клетмером О,Реакция поют эллипти рально-мор ки палочков 7-0,8 2-3 Граму поло ческие по фо алогические придные, прямые, разкм. Подвижные. жительная, Образурме эндоспоры, коолучение ВКМ В- биологию кПКА бного выГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР САНИЕ ИЗОБР(71) Ленинградский институт советской торговли им. Ф. Энгельса(56) Ермилова И.А. Теоретические и практические основы микробиологической деструкции текстильных волокон и способов их защиты от воздействия микроорганизмов. Диссертация ЛИТЛН им, С.М. Кирова, Ленинград, 1982.ГОСТ 9.049-75.ЕС ЗКС. Материалы полимерные. Методы лабораторных испытаний на устойчивость и воздействие плесневых грибов. М.: Иэд-во стандартов, 1978, 6 с, (54) ШТАММ БАКТЕРИЙ ВАС .03 ЗОВТ 11 3-ДЕСТРУКТОР ПОЛИКАПРОАМИДНЫХ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ НА УРОВНЕ МАКРО- И МИКРОСТРУКТУРЫ Изобретение относится к б гии и касается нового штамма деструктора поликапроамидны локнистых материалов и может б зова но для опр микробиологической стойкости ных материалов, содержащих в с ве ПКА волокна. Целью изобретения является и штамма бактерий Васцз з 0 Ь 1 1676 Д (К 1), обладающего высокой ческой активностью по отношен волокнистым материалами спосо 5 С 12 И 1/20, С 12 0 1/18(57) Изобретение относится к биотехнологии и касается нового штамма бактерий - деструктора поликапроамидных (ПКА) волокнистых материалов и может быть использовано для охлаждения микробиологической стойкости текстильных материалов, содержащих в своем составе ПКА волокна, Целью изобретения является получение штамма бактерий Вас 11 оз зиЬтз ВКМ ВД (К 1), обладающего высокой биологической активностью по отношению к ПКА-волокнистым материалам и способного вызывать гидролиз макромолекул ПКА с образованием я - аминокапроновой кислоты (Е-АКК), При выдерживании штамма в течение месяца при 35 - 37 С и влажности, близкой к 100, Б на ПКА-волокна показатель биодеструкции волокна составляет 0,67, При выращивании штамма в среде, содержащей ПКА волокно в качестве единственного источника углерода и минеральные соли, при 35 - 37 С на 5-е сут образуется 32,3 мг/л Е-АКК, 3 табл. кромолекул ПКА с обраапроновой кислоты. н иэ поврежденного микнового волокна. Штамм етри на стерильных ПКА влажности и температу 1659473торце располагаются в центре, раздутости спорангия нет.На мясопептонном агаре (37 С, 48 ч) образует округлые крупные, плоские колонии, Поверхность колоний бороэдчатая, радиально исчерченная, Колонии серого цвета матовые; мелкоскладцатый центр - беловатый; крайволнистый, структура струйчатая.На мясопептонном бульоне (37 С, 44 ч) беэ встряхивания рост без помутнения среды, на поверхности образуется складча 7 обугристая кожистая пленка.Синтетическая среда с минеральным азотом, г/л: глюкоза 3,0; ИН 4 ИОз 0,3; КНгРО 4 0,1; КгНРО 4 0,1; М 9504 0,05; МаО 0,05; СаСОз 0,5; РеЯО 4 0,0002; агар-агар 15,0, Образует средние круглые; выпуклые в центре колонии, Поверхность колоний радиально исчерченная. Колонии матовые, белые, средняя часть колонии более темного цвета; край лопастной, структура струйчатая. На ломтиках картофеля (37 С, 48 ч) образует морщинистую мелкоскладчатую пленку кремового цвета.Физиолого-биохимические признаки.Отношение к источникам углерода, Хорошо усваивает и растет на глюкозе, арабинозе, ксилозе, манните: образует иэ них кислоту. Не образует газа из глюкозы. Образует ацетоин,Отношение к источникам азота: нитраты восстанавливает до нитритов; индол не выделяет. Молекулярный азот не использует, Тироэин не разрушает, Фенилаланин не дезаминирует, В дополнительных факторах роста не нуждается. Желатину разжижаю. Крахмал и казеин гидролизуют. Каталазоположительный. Растет на среде с 70 йаС 1. Облигатный аэроб.Температурный диапазон роста: от +5 до 55 С; оптимальная область 29 - 38 С, Оптимум рН 6,7-7,1,Штамм вызывает нарушение структуры ПКА волокон на уровне макро и микроструктуры.Деструкция на уровне макроструктуры, контролируемая с помощью электронной микроскопии и рентгеноструктурного анализа, проявляется в разориентации кристаллических областей; расслоении фибрилл до отдельных макромолекул; разрушении кристаллических областей до аморфного состояния.На основе получения данных выявлено, что показатель биодеструкции (К) в интервале 0 КО,З свидетельствует об изменении макроструктуры волокнистых материалов.С помощью ИК-спектроскопии, полярографии и ЯМР - спектроскопии доказана деструкция макромолекул поликапроамида: 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 образуется 6-аминокапроновая кислота; происходит разрыв углеродных цепочек. Выявлено что эти изменения в микроструктуре волокна соответствуют показателю биодеструкции в интервале 0,30 К 45,0.Оценку биодеструкции проводили следующим образом, Для, этого под микроскопом выявляли типы повреждений волокон в зависимости от нарушения структуры и рассчитывали по совокупности абсолютных и относительных повреждений и показателя биостойкости степень деструкции волокон (К).Показатель биодеструкции (К) рассчитывали пс следующей формуле;К(Х 1; Хг; Хз)= а Х 1+ аХг+ аХз.где М=Х 1+Хг+Хз;М - полное число повреждений;Х 1 - число повреждений класса А;Хг - число повреждений класса В;Хз - число повреждений класса С;а 1 = 0,002 - коэффициент веса повреждений класса А;аг=- 0,025 - коэффициент веса повреждений класса В;аз = 0,255 - коэффициент веса повреждений класса С.Повреждения класса А характеризуются с,вокупностью начальных изменений поверхности волокна в виде обрастания микроорганизмами и продуктами их обмена, слабой пятнистости и испещренности. Повреждения класса А невлияютна изменение внутренней структуры и свойств волокна. Однако при обнаружении этих начальных стадий деструкции можно судить о возникновении процесса повреждения, который в определенных условиях может прогрессировать.Повреждения класса В обьединяют более сильные проявления деструкции: глубокую испещренность, вэдутия, утонения, повреждения стенки. Подобные повреждения влияют не только на изменение структуры, но и на изменение свойств волокна: падает механическая прочность, увеличивается удлинение при разрыве.Для повреждений класса С характерны такие виды, как расслоение, глубокое местное повреждение стенки, распад до отдельных конгломератов. Появление таких повреждений свидетельствует о глубокой биологической деструкции структуры волокна на всех ее уровнях.Изменение показателя биодеструкции в интервале 0 К 0,3 соответствует начальным изменениям поверхности волокон; в интервале О,З К 3,55 - деструкции не только поверхности, но и внутренних участ 165947315 ков волокон, сопровождающихся изменениями его структуры; в интервале 3,55 К 42,25- глубокой деструкции структуры волокон на всех уровнях. 5Определяли биостойкость ПКА волокон, нитей, нетканных материалов при воздействии на них известного стандартного набора микроскопических грибов и предложенного штамма бактерии. Штаммы, входящие в из вестный набор тест-культур, следующие;Азрегд 1 оз п 19 ег 31 - .СЭ Атеггеиз 8254АцгеоЬаз 1 сца рц 11 ц 1 апз 1116Раесовусез чагос 1749Репсое Непси 1 озот 61-ГЗ Р. осего-сЫогоп 1702Зсорцаг 1 орз 1 з Ьгечсав 11 з 19 - ИЭ Тгсйобеггпа чгбе 27 - ИЗ Испытания проводили для грибов при 20 28 С, относительной влажности 900 в течение 1 мес. для бактерий при 35+ 2 С, относительной влажности, близкой к 100 о , в течение 1 мес. Результаты в табл. 1.Таким образом, при воздействии штам ма бактерий Вас. звЬт 1 з ВКМ ВД на ПКА волокнистые материалы показатель биодеструкции находится в диапазоне 0,31- 0,67, что соответствует возрождению не только поверхности, но и внутренних уча стков волокна. Показатель биодеструкции, равный 0,004-0,32, при воздействии стандартного набора микроскопических грибов свидетельствует о начальной деструкции поверхности волокон. 35Для доказательства биодеструкции П КА волокон на уровне микроструктуры при воздействии предложенного штамма бактерий применяли метод полярографии. При деструкции ПКА волокон на уровне микро структуры происходит гидролиз макромолекул поликапроамида с образованием 8-.аминокапроновой кислоты.Определение образования ь-аминокапроновой кислоты проводят на полярографе 45 ЧГомельского завода измерительных приборов по трехэлектродной схеме относительно насыщенного коломельного электрода. Используют среду следующего состава, в которой поликапроамидные волокна служат единственными источниками 50 углерода, мас,: К 2 НР 04 0,3; КНгРО 4 0,1; М 9304 7 Н 20 0,02; СаС 12 0,01; йаС 0,01; МНдйОз 0,5; РеСз 0,1; поликапроамидное волокно 0.5; ИНЕС 0,5.В колбы емкостью 250 мл вносят по 100 55 мл среды, засевают суточной бульонной культурой штамма в количестве 3,1 10 клеток/мл и выдерживают в термостате при 35 ОС. Через каждые сутки отбирают пробы,добавляют 5 мл насыщенного раствора, содержащего 1 моль/л бикарбоната натрия,6 оформалина и 0,040 желатина, Полученный раствор после продувки аргоном поляграфируют в интервале потенциаловЕ=8,8+-1,5 норм.к,э, Содержание б-аминокапроновой кислоты определяют по калибровочной кривой. Данные представлены втабл. 2.Из табл, 2 видно, что максимальное количество ь-аминокапроновой кислоты выделяется в среду на 5-е сут, после чегосодержание ее в среде уменьшается, чтосвязано с потреблением штамма я-аминокапроновой кислоты,При воздействии стандартного наборамикроскопических грибов на ПКА волокнавыделения 6-аминокапроновой кислоты не.наблюдают.Предложенный штамм можно использовать для оценки эффективности защиты волокон от биоповреждений. С этой цельюопределяют биостойкость ПКА волокон, химически модифицированных нитрофурилак- .ролеином (НФА). При этом испытаниямподвергают ПКА волокна тониной 0,7 текс(образец 1) и 0,4 текс (образец 2). Данныепредставлены в табл, 3.Из данных табл, 3 видно, что антимикробные волокна тониной 0,7 текс более бактериостойки сравнительно с волокнамитониной 0,4 текс. Таким. образом, предложенный штамм дает возможность выявитьволокна, обладающие большим антимикробным эффектом,П р и м е р 1, Предварительно простерилизованные ПКА волокна тониной 0,7 текспомещают в количестве 20 мг в стерильныечашки Петри.Посевной материал получают выращиванием штамма на скошенном мясо-пептонном агаре в течение суток при 35 ОС. Готовятсуспензию бактериальных клеток в концентрации 106 клеток на 1 мл стерильной водыи заражают ею 20 мг волокна.В течение 1 мес волокна выдерживаютв термостате при 35 - 37 С, относительнуювлажность, близкую к 100, поддерживаютдобавлением 1 мл стерильной воды черезкаждые трое суток, Затем проводят подсчетпоказателя биодеструкции (К).ПКА волокна тониной 0,7 текс при.воздействии штамма имеют показатель К=0,67.Для определения образования Я-аминокапроновой кислоты методом полярографии используют следующую среду, вкоторой ПКА волокна служат единственнымисточником углерода, : ПКА волокно 0,5;К 2 НРО 4 0,3; КН 2 РО 4 0,1, М 9304 7 Н 20 0,02;1659473 Таким образом, при воздействии штамив бактерий В, внбт 111 в ттКМ Вб 7 бд нв ПКА волокна тониной 0,7 текс происходит деТаблица 1 Степень биоденструкций ПКА волокнистых материалов под действием известного набора микроскопических грибов и штамма бактерий В.зоЬс 11 з ВКМ ВД Известный наба г ибов Штамм В.зцЬс 1 з ВКМ ВОбразец пов еж ение классов, сл.е пов еж ение классов, сл.е А В А 1,3 1,0 6,0 10,7 34,3 10,3 1,3 6,3 0,7 4,3 61,3 1,0 2,0 9,1 1,3 6,3 Таблица 2 Образование я -аминокапроновой кислоты под действием штамма бактерий В.звЬс 111 зВКМ ВД на ПКА волокнистые материалы терий В. звЬс 11 з ВКМ Вечание. Контрольные образцы повреждений не имели СаО 0,01; йаС 0,01; КН 4 ИОз 0,5; МН 4 С 140,5; РеС 3 0,1.В колбы емкостью 250 мл вносят по 100 мл среды, засевают суточной бульонной культурой штамма в количестве 3,110 клеток на 1 мл и выдерживают в термостате при 35 ОС, Через каждые сутки отбирают пробы И по калибровочной кривой определяют содержание 6-АКК. Максимальное количество Я-АКК 32,3 мг/л у этих волокон отмечено на 5-е сут. ПКА волокна тониной0,7 тексПКА комплексные нити тониной 15,6 тексПКА нетканый материал ( тонина волокон 0,4 текс, поверхностная плотность 250 г/м струкция на уровне макро- и микроструктуры.П р и м е р 2. Заражение ПКА нетканногоиглопробивного материала поверхностнойплотности 250 г/м (волокна тониной 0,4текс ) осуществляет аналогично примеру 1,Показатель биодеструкции через 1 месвоздействия штамма равен 0,63. Максимальное образование 6-АКК, равное 66,010 мг/л, наблюдают на 5-е сут,Формула изобретенияШтамм бактерий ВасПоз зцЬс 11 з ВКМВ- деструктор поликапроамидныхволокнистых материалов на уровне макро- и15 микроструктуры.