Штам гриба cladosporium cladosporioides (fres.) de vries для трансформації радіоактивного графіту

УКРАЇНА 14730 (19) (ІЗ) (5D6C12N 1/14 ОПИС ДО ПАТЕНТУ ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО НА ВИНАХІД без проведення експертизи по суті на підставі Постанови Верховної Ради України N* 3769X11 від 23.ХІІ. 1993 р. Публікується в редакції заявника (54) ШТАМ ГРИБА CLADOSPORiUM CLADOSPORiOlDES (FRES) DE VRlES 5, ЩО ЗАСВОЮЄ РАДІОАКТИВНИЙ ГРАФІТ 1 (21)95042142. (22) 27.04.95 (24)04.02.97 (46) 30.06.97. Бюл. ISt З (47)04.02.97 (56) 1. Ellis M.B. Dematiaceous hyphomycetes. - Commonwealth Myco inst. Kew, Surrey, England, 1971, p. 319. 2. M. Zrezos a B. Valesky. The mechanism of uranium biosorption by Rhizopus arrhizus. Biotechnol. a Bioengln., 1982, 24, 2,385-401. 3. M. Zrezos a B. Valesky. The mechanism of thorium b i o s o r p t i o n by Rhizopus Винахід відноситься до галузі мікробіології та радіоекології, а саме до нового штаму мікроскопічного гриба, здатного руйнувати та засвоювати радіоактивний графіт. Графіт- природна чисто вуглецева речовина із специфічною кристалічною граткою. Використовується в реакторах на атомних електростанціях як уповільнювач нейтронів. При цьому він накопичує радіоактивні Ізотопи вуглецю, стронцію, цезію, плутонію та Ін. Під час аварії на ЧАЕС багато радіоактивного графіту (біля 400 т) було викинуто в навколишнє середовище. Актуальним залишається питання його руйнування і переведення в доступну для рослин форму. Графіт вважається важкодоступним суб arrhizus. Biotechnol. a Bioengln., 1982 24, 4» 955-969. (72) Жданова НеллІ Миколаївна, Захарченко Валентина Олексіївна, Наконечна Лідія Теодорівна, Вембер Валерія Володимирівна, Пушкарьов Олександр Васильович, Саботович Емлен Володимирович, Ковалюк Миколай Миколайович (73) Інститут мікробіології та вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України (UA) (57) Штам гриба Cladosporium cladosporioides (Fres.) de Vries 5, що засвоює радіоактивний графіт. стратом для мікроорганізмів із-за міцних зв'язків МІЖ атомами кристалічної ґратки. із літератури відомо, що мікроміцети можуть приймати участь в адсорбції речовин Із актиноїдного ряду. Так, гриб Rhisopu arrhizus здатний вести адсорбцію у водному розчині торію при концентрації 30-100 мг/л [3]. Той же гриб було використано при адсорбції урану із водного середовища при концентрації останнього 100 мг/л [2]. В основі такого явища лежить фізико-хімічний процес взаємодії іонів важких металів та вище згаданих радіоактивних сполук з активними центрами клітинної оболонки. Останні здебільшого зосереджені у біополімерах, що створюють скелет клітинної оболонки, серед них головне місце належить хітинам, пігментам і в меншій мірі полісахаридам. С > Ы О 14730 Процес адсорбції відбувається тільки при наявності конкурентних іонів Cu, Zn, Fe. Хітинова кристалічна гратка активно приймає участь у цьому процесі при використанні не тільки живої, але й мертвої культури. На відміну від цього процес трансформації радіоактивного графіту відноситься до більш прогресивної форми. При цьому гриб здатний використовувати радіоактивний графіт, як джерело вуглецю активно включати його до своїх метаболічних шляхів. Суттєво, що така трансформація включає процеси ресорбції графіту, тобто вона відноситься до незворотніх процесів. У доступній нам літературі ми не знайшли відомості про гриби, які здатні вести себе аналогічно нашому штаму. Задача винаходу є новий штам гриба, який здатний трансформувати і використовувати радіоактивний графіт в якості єдиного джерела вуглецю. Задача вирішується використанням штаму Cladosporium cladosporioldes (Fres.) de Vries 5, який активно росте на середовищі із 10 г/л радіоактивного графіту (активність 2100 Бк), доданому у мінеральне середовище Чапека в якості єдиного джерела вуглецю, він перспективний для прискорення процесів руйнування реакторного графіту та вміщуючих графіт гарячих частинок. Новий штам Cladosporium cladosporioides виділений та ідентифікований [1] у відділі фізіології і систематики мікроміцетів Інституту мікробіології та вірусології НАН України. Штам вилучено з уламків радіоактивного графіту, зібраних у 1986 році поблизу четвертого енергоблоку ЧАЕС. Уламки зберігались у водному середовищі, в спеціальному контейнері в інституті геохімії, мінералогії та рудоутворення НАН України. Штам депонований в інституті мікробіології та вірусології НАН України під N 5. 5 Культурально-морфологічні ознаки. Новий штам Cladosporium cladosporioides (Fres.) de Vries 5 атоксичний, мезофільний, добре росте і спороносить на агаризованих середовищах. На агаризованому пивному суслі при t =20°С колонії розпросторені, бархатисті, спочатку жовтувато-зелені, з віком - оливково-зелені до оливково-коричневих, на звороті - зеленувато-чорні. Гіфи міцелія 1,5-40 мкмтовщиною, розгалужені, світлооливкові. Коніофори до 350 мкм довжиною, 2-6 мкм товщиною, світло-коричневі, гладенькі. Базальні КОНІДІЇ ОДНОКЛІТИННІ, або з одною перетинкою,до ЗО мкм довжиною, 2-5 мкм товщиною світлооливкові, гладенькі. Конідії еліптичні чи лимоноподібні 3-11 • 1.8-4,0 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 мкм, блідооливкові, коричневі, гладенькі, при старінні дрібнобородавчасті в довгих, розгалуджених ланцюжках. Штам добре росте І спороносить на природних (сусловому, картопляно-глюкозному агарах), синтетичних (Чапека, Сабуро, Ромена-Толла) середовищах. На більшості досліджених середовищ колонії бархатисті, на картопляно-глюкозному агарі - помітно радіально-складчасті, на агаризованому середовищі Чапека світліше забарвлені, з білою крайовою зоною 5 мм ширини. Лінійний ріст колоній на агаризованих середовищах представлений у табл. 1. Фізіологічна характеристика штаму. Гриб відноситься до мезофільних мікроміцетів. Оптимальна температура для росту і спороношення 20-25°С; оптимальне значення активності води a w = 0,98; оптимальна кислотність середовища рН 5-8. Гриб характеризується стійкістю до УФ- та У^-випромінення. Летальна доза для іонізуючого випромінення становить ЛД99.9 -5000Гр. Єдиним джерелом вуглецю для штама може бути: глюкоза, сахароза, мальтоза, крохмаль; органічні кислоти - лимонна, щавелева; оцтово-кислий натрій. 3 джерел азоту засвоює; нітратний, амонійний азот; аспарагінову амінокислоту; сечовину. Ознаки штаму стійкі. Штам зберігається в колекції Інституту мікробіології та вірусології НАН України на сусловому І картопляно-глюкозному агарах. Культуру потрібно пересівати 1 раз в рік. В умовах лабораторного експерименту для гриба вдалося розрахувати баланс вуглецю в середовищі І самому грибі (табл. 2). В результаті було встановлено, що Cladosporium cladosporioides практично повністю (75-100%) може будувати себе за рахунок радіоактивного графіту, як єдиного джерела вуглецю в мінеральному живильному середовищі. Таким чином, одержано принципово новий результат, який свідчить про засвоєння неорганічного джерела вуглецю у вигляді С із радіоактивного графіту. 3 метою розділення органічного та неорганічного вуглецю в умовах тонкого проростання диспергованного графіту грибними гіфами використана спеціально розроблена у Відділенні радіогеохімії навколишнього середовища інституту геохімії, мінералогії та рудоутворення НАН України методика термохімічного розділення. Подрібнена проба грибного міцелію з графітом висушується при 100°С І зважується. В алюмінієвій капсулі, ця проба 14730 поміщається на дно гільзи і засипається шагідролізним залишком точно зважується і по ром кварцевого піску товщиною 5 см. На різниці ваги визначається кількість оршар піску насипається суміш МпОг : CuO у ганічної речовини. В отриманому ДІОКСИДІ співвідношенні 2 :1 і точно зважена кількість вуглецю визначали вміст С. деревного вугілля з відомим вмістом 14 С. Розроблена методика використана для Графіт нагрівається до температури 4 0 0 визначення активності радіовуглецю в 3-ох 450°С, а окислювач знаходиться при темпетипах живильних середовищ та міцелії штаратурі 700-750°С. При цьому органічні му Cladosporium cladosporioldes. вирощеноречовини, що складають грибну біомасу му на їх основі. Субстратами були середовище підлягають піролізу, а графіт не окис- 10 Чапека, суміш реакторного та інертного люється. ПІролізні гази, проходячи через графіту та чистий реакторний графіт. Встановшар МпОг та CuO, окислюються до діоксиду лено, що штам здатний засвоювати вуглецю і води та змішуються з СОг, одержарадіоактивний графіт як єдине джерело вугленим з деревного вугілля. Після закінчення цю в мінеральному живильному середовищі. процесу контейнер з графітом та 15 Результати наведені в табл. 2. Таблица 1 Дні культивування Середовище 3 Сусло-агар Картопляноглюкозний агар Середовище Чапека 5 7 10 14 7 мм 14-16 мм 29-33 мм 35-55 мм 80-90 мм 7-8 мм 8-30 мм 32-34 мм 40-50 мм 70-80 мм 4-6 мм 10-12 мм 20-23 мм 25-30 мм 60-70 мм Таблица 2 Типи живильних середовищ Активність [Бк/г] Мінеральне середовище Чапека С. cladosporloides на середовищі Чапека Суміш реакторного та Інертного графіту С. cladosporioldes на суміші реакторного та Інертного графіту Реакторний графіт С cladosporloides на реакторному графіті 14 С 0,22 24,1 2050,0 3700,0 31800,0 35900,0 Висновки. 1. Штам гриба Cladosporium cladosporloides (Fres.)de Vries здатний засвоювати радіоактивний графп* як єдине джерело вуглецю. 2. Штам Cladosporium cladosporioldes перспективний для прискорення процесів руйнування реакторного графіту та вміщуючих графіт гарячих частинок. Упорядник Замовлення 4148 Техред М.Моргентал Коректор М. Куль Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.ГагарІна, 101 УКРАЇНА (19) 14730 т. С2 UA (51) 6 C12N1/14,B01D15/06// (C12N1/14,C12R1:645) МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ОПИС ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ДО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД (54) ШТАМ ГРИБА CLADOSPORIUM CLADOSPORIOIDES (FRES.) DE VRIES ДЛЯ ТРАНСФОРМАЦІЇ РАДІОАКТИВНОГО ГРАФІТУ (21)95042142 (22)27.04.1995 (24) 15.09.2000 (46) 15.09.2000, Бюл. № 4, 2000 р. (72) Жданова Неллі Миколаївна, Захарченко Валентина Олексіївна, Наконечна Лідія Теодорівна, Вембер Валерія Володимирівна, Пушкарьов Олександр Васильович, Соботович Емлен Володимирович, Ковалюк Микола Миколайович (73) Інститут мікробіолог»"/ і вірусології їм. Д. К. Заболотного НАН України (56) 1. Патент США № 3 993 558, МПК2 В 01 D 15/06. публ. 23.11.1976. 2. Авторське свідоцтво СРСР №1063834, МПК 3 С 12 N 15/00, публ. 30.12 1983. (57) Штам гриба Cladosporium cladosporioides (Fres.) de Vries депозитарій Інституту мікробіології і вірусології НАН України № 5 для трансформації радіоактивного графіту. Винахід відноситься до галузі мікробіології та радіоекології, а саме до нового штаму мікроскопічного гриба, здатного руйнувати та засвоювати радіоактивний графіт. Графіт - природна чисто вуглецева речовина із специфічною кристалічною граткою. Використовується в реакторах на атомних електростанціях як уповільнювач нейтронів. При цьому він накопичує радіоактивні ізотопи вуглецю, стронцію, цезію, плутонію та ін. Під час аварії на ЧАЕС багато радіоактивного графіту (біля 400 т) було викинуто в навколишнє середовище. Актуальним залишається питання його руйнування і переведення в доступну для рослин форму. Графіт вважається важкодоступним субстратом для мікроорганізмів із-за міцних зв'язків між атомами кристалічної ґратки. Із літератури відомо, що мікроміцети можуть приймати участь в адсорбції речовин із актиноїдного ряду. Так, гриб Rhisopus arrhizus здатний вести адсобцію у водному розчині торію при концентрації 30-100 мг/л [3]. Той же гриб було використано при адсорбції урану із водного середовища при концентрації останнього 100 мг/л [2]. В основі такого явища лежить фізико-хімічний процес взаємодії іонів важких металів та вище згаданих радіоактивних сполук з активними центрами клітинної оболонки. Останні здебільшого зосереджені у біополімерах, що створюють скелет клітинної оболонки; серед них головне місце належить хітинам, пігментам і в меншій мірі полісахаридам. Процес адсорбції відбувається тільки при наявності конкурентних іонів Cu, Zn, Fe. Хітинова кристалічна гратка активно приймає участь у цьому процесі при використанні не тільки живої, але й мертвої культури. На відміну від цього процес трансформації ра діоактивного графіту відноситься до більш прогресивної форми. При цьому гриб здатний використовувати радіоактивний графіт, як джерело вуглецю, активно включати його до своїх.*летаболічних шляхів. Суттєво, що така трансформація включає процеси ресорбції графіту, тобто вона відноситься до незворотних процесів. У доступній нам літературі ми не знайшли відомості про гриби, які здатні вести себе аналогічно нашому штаму. Задача винаходу є новий штам гриба, який здатний трансформувати і використовувати радіоактивний графіт в якості єдиного джерела вуглецю. Задача вирішується використанням штаму Cladosporium cladosporioides (Fres.) de Vries 5, який активно росте на середовищі із 100 г/л радіоактивного графіту (активність 2100 Бк), доданому у мінеральне середовище Чапека в якості єдиного джерела вуглецю. Він перспективний для прискорення процесів руйнування реакторного графіту та вміщуючих графіт гарячих частинок. Новий штам Cladosporium cladosporioides виділений та ідентифікований [1] у відділі фізіології і систематики мікроміцетів Інституту мікробіології та вірусології НАН України. Штам вилучено з уламків радіоактивного графіту, зібраних у 1986 році поблизу четвертого енергоблоку ЧАЕС. Уламки зберігались у водному середовищі, в спеціальному контейнері в Інституті геохімії, мінералогії та рудоутворення НАН України. Штам депонований в Інституті мікробіології та вірусології НАН України під №5. Культурно-морфологічні ознаки Новий штам Cladosporium cladosporioides