2.3.3 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 |
1 |
2 |
3 |
0 |
0,215 |
0,194 |
5 |
0,187 |
0,160 |
Продолжение таблицы 4
1 |
2 |
3 |
10 |
0,150 |
0,133 |
15 |
0,135 |
0,109 |
20 |
0,129 |
0,104 |
25 |
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 |
0,100 |
0,086 |
5 |
0,082 |
0,066 |
10 |
0,061 |
0,043 |
15 |
0,050 |
0,030 |
20 |
0,045 |
0,027 |
25 |
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 |
0,100 |
0,100 |
0,100 |
0,100 |
5 |
0,089 |
0,084 |
0,093 |
0,091 |
10 |
0,069 |
0,063 |
0,084 |
0,076 |
15 |
0,053 |
0,050 |
0,076 |
0,060 |
20 |
0,050 |
0,044 |
0,070 |
0,054 |
25 |
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/105 кл |
Bacillus subtilis (клетки м/о) |
0,0333 |
1,03∙107 |
0,32 |
Bacillus subtilis (протопласты) |
0,0384 |
4,12∙106 |
0,93 |
E. coli (клетки м/о) |
0,0205 |
5,08∙106 |
0,40 |
E.coli (протопласты) |
0,0290 |
6,14∙106 |
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.