1.2.2. Деградація аліфатичних вуглеводнів

Нерозгалужені алкани є одним з найменш реакційноздатних класів органічних сполук. Проте незважаючи на їх нерозчинність у воді, гідрофобність та високу частоту забруднення ними довкілля, вони є придатним джерелом вуглецю для ряду мікроорганізмів. Проблема природного забруднення нафтою також загострюється в зв’язку з наявністю в ній розгалужених алканів. Останні є більш стійкими до біодеградації ніж лінійні алкани. Однією з причин стійкості може бути утруднене споживання даних сполук у зв’язку з важкістю їх потрапляння до клітини через розгалуженість вуглецевого ланцюга. Іншою причниною є те, що ці сполуки не піддаються дії β-окисних ферментів [13, 26].

Одним із мікроорганізмів, здатних споживати n-алкани, є описаний вище Nocardia sp. SoB. В ході досліджень була виявлена здатність штаму рости на мінеральному середовищі та використовувати як джерело вуглецю дизельне паливо, лінійні алкани (С₁₂-С₁₆), n- октан та метаболізувати октанол, пентадеканол [14]. Проте ні Nocardia sp. SoB, ні разом з ним виділені інші штами не мали здатності споживати ароматичні сполуки, що можна пояснити відсутністю необхідних ферментних систем. Також було показано можливість високоефективного (до 99%), хоча і довготривалого (28 діб) розкладання довго ланцюгових вуглеводнів: ейкозану, октакозану, гексатриконтану; що становить великі перспективи у біоремедіації довкілля .

В інших дослідженнях з забруднених нафтою зразків ґрунту було виділено мікроорганізм, ідентифікований як Nocardia cyriacigeorgica SBUG 1472, та виявлено його високу здатність до деградації та утилізації широкого спектру вуглеводнів (n-алканів з довжиною ланцюга С₆-С₁₆, розгалужених алканів, зокрема пристану, а також ароматичних сполук) [13]. Було виявлено залежність інтенсивності споживання n-алканів залежно від довжини вуглеводневого ланцюга: так, на С₁₂-С₁₆-сполуках суттєвий ріст спостерігався вже протягом першої доби культивування, в той час як для коротших гомологів (С₆-С₁₂) інтенсивний ріст починався лише з третьої доби. Оптимальною температурою росту була 27 °С, максимальною – 45 °С. Для виявлення можливого шляху споживання алканів у варіанті з тетрадеканом вільні від клітин екстракти піддавали аналізу використовуючи газову хроматографію у поєднанні з масс-спектрометрією. Аналізуючи проміжні метаболіти (тетрадеканол, тетрадеканова, додеканова, деканова кислоти), можна зробити висновок про функціонування монотермінального шляху окиснення вуглеводнів [13].

Під час дослідження росту штаму SBUG 1472 на пристані за концентрації 0,01 % (об’ємна частка) деградація субстрату становила 90 % за 8 год, а при 0,5 % за 3 тижні споживалося більш як 84 %. Результати свідчать про високий потенціал даного штаму у процесах очищення довкілля, зокрема від розгалужених вуглеводнів, так як зазвичай мікроорганізми, що ростуть на n-алканах, не здатні деградувати дані сполуки [13]. Збільшення біомаси під час росту коригувало зі значним зниженням концентрації джерела вуглецю та рН. Аналізуючи проміжні сполуки науковцями було запропоновано схему метаболізму пристану (рис. 1.1.).

Рис. 1.1. Гіпотетичний шлях біодеградації пристану Nocardia cyriacigeorgica SBUG