всероссийский научно-практический журнал
  • ISSN 2072-8158
  • -
  • Роспечать: 48626
  • Пресса России: 44722

Микробные биосенсоры для экспресс-определения БПК сточных вод предприятий пищевой промышленности

Опубликовано в журнале «Вода: химия и экология» № 3 за 2008 год, стр. 23-30.
Рубрика: Гидробиология

 

Решетилов А.Н. д.х.н., профессор, зав. лабораторий биосенсоров Института биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН
Понаморева О.Н. к.х.н., доц. кафедры химии Тульского государственного университета, 300600, г. Тула, пр. Ленина, д. 92
Арляпов В.А. аспирант кафедры химии Тульского государственного университета, 300600, г. Тула, пр. Ленина, д. 92
Алферов В.А. к.х.н., проф., заведующий кафедрой химии Тульского государственного университета, 300600, г. Тула, пр. Ленина, д. 92
Рогова Т.В. к.х.н., ст.н.с., доц. кафедры химии Тульского Государственного университета, 300600, г. Тула, пр. Ленина, д. 92
Блохин И.В. к.х.н., доц. кафедры химии Тульского государственного университета, 300600, г. Тула, пр. Ленина, д. 92
Чепкова И.Ф. биолог санитарно-химической лаборатории ФГУ «ЦГСЭН в Тульской обл.»

Аннотация:
Рассмотрена возможность использования в рецепторных элементах биосенсоров для экспресс-детекции БПК стоков пищевого производства дрожжевых клеток рода Arxula и бактерии Gluconobacter. Установлено, что оба типа микроорганизмов обеспечивают высокую чувствительность сенсоров к спиртам и сахарам. Значение БПК5, полученное стандартным методом разбавления, совпадает с индексом БПК, полученным при измерении проб биосенсорами на основе микроорганизмов обоих типов. Показано, что созданные лабораторные модели биосенсоров могут быть эффективно использованы для оперативной оценки БПК стоков пищевых производств.


Ключевые слова: бактерии gluconobacter oxydans, БПК-сенсоры, дрожжи arxula adeninivorans, стоки пищевого производства

Ссылка для цитирования:
Решетилов А.Н. , Понаморева О.Н. , Арляпов В.А. , Алферов В.А., Рогова Т.В. , Блохин И.В. , Чепкова И.Ф. Микробные биосенсоры для экспресс-определения БПК сточных вод предприятий пищевой промышленности // Вода: химия и экология. — 2008. — № 3. — c. 23-30. — http://watchemec.ru/article/20978/

Литература:
1. Riedel K. Application of biosensors to environmental samples // In: Ramsay G, editor. Commercial biosensors: applications to clinical, bioprocess, and environmental samples. New York: Wolpert Polymers, Inc Wiley-Interscience, 1998. p. 267–94.
2. Bourgeois W., Burgess J.E., Stuetz R.M. On-line monitoring of wastewater quality: a review // Journal of Chemical Technology and Biotechnology. 2001. V 76. 337-348.
3. D’Souza S.F. Microbial biosensors // Biosens. Bioelectron. 2001. V. 16. p. 337–353
4. Karube, I., Mitsuda S., Matsunaga T., Susuki S. Microbial electrode BOD sensors // Biotechnol. Bioeng. 1977. V. 19(10). p. 1535-
1547.
5. Hikuma M, Suzuki H, Yasuda T, Karube I, Suzuki S. Amperometric estimation of BOD by using living immobilized yeast // Eur. J. Appl. Microbiol. Biotechnol. 1979. V. 8. p. 289–297.
6. Chee G.J., Nomura Y., Karube I. Biosensor for the estimation of low biochemical oxygen demand // Anal. Chem. Acta. 1999. № 379. p. 185–191.
7. Liu J., Bjornsson L., Mattiasson B. Immobilised activated sludge based biosensor for biochemical oxygen demand measurement // Biosens. Bioelectron. 2000. V. 14(12). p. 883-893.
8. Jianbo J., Tang M., Chen X., Qi L., Dong S. Co-immobilized microbial biosensor for BOD estimation based on sol-gel derived composite material // Biosens. Bioelectron. 2003. V. 18(8). p. 1023-1029.
9. Trosok S.P., Driscoll B.T., Luong J.H. Mediated microbial biosensor using a novel yeast strain for wastewater BOD measurement // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2001. V. 56. p. 550-554.
10. Sakaguchi T., Kitagawa K., Ando T., Murakami Y., Morita Y., Yamamura A., Yokoyama K., Tamiya E. A rapid BOD sensing system using luminescent recombinants of Escherichia coli // Biosens. Bioelectron. 2003. V. 19(2). p. 115-121.
11. Kim M.N., Kwon H.S. Biochemical oxygen demand sensor using Serratia marcescens LSY 4 // Biosens. Bioelectron. 1999. V. 14(1). p. 1-7.
12. Yang Z., Sasaki S., Karube I., Suzuki H. Fabrication of oxygen electrode arrays and their incorporation into sensors for measuring biochemical oxygen demand // Analytica Chimica Acta. 1997. № 357. p. 41-49.
13. Qian Z., Tan T.C. Response characteristics of a dead-cell BOD sensor // Water Res. 1998. V. 32(3). p. 801-807.
14. Chee G. J., Nomura Y., Ikebukuro K., Karube I. Optical fiber biosensor for the determination of low biochemical oxygen demand // Biosens. Bioelectron. 2000; 15: p. 371–376.
15. Chee G. J., Nomura Y., Ikebukuro K.; Karube I. Development of photocatalytic biosensor for the evaluation of biochemical oxygen demand // Biosens. Bioelectron. 2005. V. 21(1). p. 67-73.
17. Yang Z., Suzuki H., Sasaki S., Karube I. Disposable sensor for biochemical oxygen demand // Appl. Microbiol. Biotechnol. 1996. V. 46. p. 10 – 14.
18. Yoshida N., Hoashi J., Morita T., McNiven S.J., Nakamura H., Karube I. Improvement of a mediator-type biochemical oxygen demand sensor for on-site measurement // J. Biotechnol. 2001. № 88. p. 269-275.
19. Yoshida N., Yano K., Morita T., McNiven S.J., Nakamura H., Karube I. A mediator-type biosensor as a new approach to biochemical oxygen demands estimation // Analyst. 2000. № 125. p. 2280-2284.
20. Smolander M., Buchert J., Viikari L. Largescale applicable purification and characterization of a membrane-bound PQQ-dependent aldose dehydrogenase // J. Biotech. 1993. V. 29. p. 287-297.
21. Smolander M., Marko-Varga G., Gorton L. Aldose dehidrogenase-modified carbon past electrodes as amperometric aldose sensors // Anal. Chim. Acta. 1995. № 302. p. 233-240.
22. Lehmann M., Chan C., Lo A., Lung M., Tag K., Kunze G., Riedel K., Gruendig B., Renneberg R. Measurement of biodegradable substances using the salt-tolerant yeast Arxula adeninivorans for a microbial sensor immobilized with poly(carbamoyl) sulfonate (PCS): Part II: application of the novel biosensor to real samples from coastal and island regions // Biosens. Bioelectron. 1999. V. 14. p. 295-302.
23. Tag K., Lehmann M., Chan C., Renneberg R., Riedel K., Kunze G. Measurement of biodegradable substances with a mycelia-sensor based on the salt tolerant yeast Arxula adeninivorans LS3 // Sensors and Actuators B. 2000. V. 67. p. 142-148.
24. Riedel K., Lehmann M., Adler K., Kunze G. Physiological characterization of a microbial sensor containing the yeast Arxula adeninivorans
LS3 // Antonie van Leeuwenhoek. 1997. V. 71. p. 345–351.
25. ПНДФ 14. 1:2:3:4. 123-97. Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений биохимической потребности в кислороде после n-дней инкубации (БПКполн) в поверхностных пресных, подземных (грунтовых), питьевых, сточных и очищенных сточных водах. – М.: 1997, 25 с.
26. Liu J., Mattiasson B. Microbial BOD sensors for wastewater analysis // Water Research. 2002. V. 36. p. 3786-3802.
27. Nollet L. M. Food analysis by HPLC. Marcel Dekker inc. 1992. ISBN: 0-8247-8623-8, p. 426.
28. Assosiation of official Analytical Chemists, Official Methods of Analysis, 15th edition, section 982.14. 1988. p. 71.
29. Луста К.А., Решетилов А.Н. Физико-биохимические особенности Gluconobacter oxydans и перспективы использования в биотехнологии и биосенсорных системах. Прикладная биохимия и микробиология. 1998. № 34 (4). С. 339-353.
30. Хенце М. Очистка сточных вод: Пер. с англ./Хенце М., Армоэс П., Ля-Кур-Янсен Й., Арван Э.-М.: Мир, 2004.-480 с., ил.
31. Борисов И.А., Лобанов А.В., Решетилов А.Н., Курганов Б.И. Количественный анализ калибровочных зависимостей биосенсоров // Прикладная биохимия и микробиология, 1999. № 35.
32. Дерффель К. Статистика в аналитической химии ; пер. с нем. – М.: Мир, 1994. – 268 с., ил.
33. Liu J., Mattiasson B., Microbial BOD sensors for wastewater analysis // Water Research. 2002. V. 36. p. 3786-3802.
34. ГОСТ Р 51592 – 2000. Вода, общие требования к отбору проб. ИПК Издательство стандартов. – М.: 2000, 30 с.