Экологические и физиологические аспекты деструкции микромицетами композиций с регулируемой грибостойкостью на основе природных и синтетических полимеров

Кряжев, Дмитрий Валерьевич

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Экологические и физиологические аспекты деструкции микромицетами композиций с регулируемой грибостойкостью на основе природных и синтетических полимеров
ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Экологические и физиологические аспекты деструкции микромицетами композиций с регулируемой грибостойкостью на основе природных и синтетических полимеров"

На правах рукописи

Кряжев Дмитрий Валерьевич

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ

ДЕСТРУКЦИИ МИКРОМИЦЕТАМИ КОМПОЗИЦИЙ С РЕГУЛИРУЕМОЙ ГРИБОСТОЙКОСТЬЮ НА ОСНОВЕ ПРИРОДНЫХ И СИНТЕТИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРОВ

03.00.16 - экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Нижний Новгород - 2005

Работа выполнена в отделе биологических исследований НИИ химии Нижегородскою юсударст венного университета им. Н.И. Лобачевского

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор Смирнов Василий Филиппович

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Веселое Александр Павлович

доктор биологических наук,

профессор Дёгтева Галина Константиновна

Ведущая организация:

ГНЦ

Институт медико-биологических проблем РАН, г. Москва

Защита состой ich «23 » 2005 г. в 15 часов на заседании диссертационного

совета Д 212.166.12 в Нижегородском государственном университете им. Н.И. Лобачевского по адресу: 603950 Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23, корп. 1, биологический факультет.

e-mail: ccology@bio.unn.ru fax: (8312) 65-85-92

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского.

Автореферат разослан «2 2 »QK ТЛtfftfcOOS г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук, доцент ^З^КИ/т/ — Г-А- Кравченко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Подавляющее большинство промышленных материалов способно подвергаться биоповреждениям. В настоящее время проблема биоповреждений рассматривается как эколого-технологическая (Дрозд, 1995). Биоповреждения это реакция биосферы на то новое, что вносит в неё человек. Постоянно возрастает количество новых полимерных материалов, обладающих ценными физико-химическими свойствами, используемых в промышленности и в быту. Сфера их применения постоянно расширяется. В процессе эксплуатации данные материалы могут подвергаться негативным воздействиям различных микроорганизмов, в том числе микроскопических грибов. В результате таких воздействий происходит изменение основных физико-химических характеристик материала и его разрушение (Анисимов, 1985; Дормидонтова и др., 2002). С другой стороны, в ряде случаев необходимо добиться ускорения процесса биоутилизации вышеуказанных композиций (Lorcks, Pommeranz, 1996), что крайне важно при решении вопросов связанных с уничтожением отходов производств и ликвидацией промышленных загрязнений.

В качестве своеобразной экологической ниши для грибов в настоящее время выступают различные промышленные материалы (металл, бетон, пластмассы, резина, кожа, топливо, лаки, краски, бумага, и т. д.). Проблеме биоповреждения синтетических материалов посвящено огромное количество публикаций в отечественной и зарубежной литературе (Андреюк и др., 1980; Каневская, 1980; Иванов и др., 1984; Ильичев и др., 1984; Ильичев, 1987; Жиряева и др., 1991, 1992; Новикова, 1994; Розенталь, 1994; Ross, 1969; Booth, 1971; Pirt, 1980). В настоящее время грибы - деструкторы полимерных материалов выделяются в отдельную группу, называемой технофилами (Горленко, 1983). Активизация деятельности технофильных видов грибов способствует увеличению инфекционной нагрузки в атмосфере в результате освоения новых территорий, а также возникновению особенно агрессивных популяций грибов с высокой степенью эврибиотности.

Однако вторжение синтетических материалов во все сферы человеческой деятельности привело, в конце концов, к переоценке ценности натуральных продуктов. В связи с этим во всём мире расширяются производства новых природных источников сырья, проводится поиск путей их использования (Муцца-релли, 2001).

Необходимо отметить, что вопросу биоповреждения и биостойкости природных полимеров, а так же их сополимеров с синтетическими материалами в современной литературе уделяется недостаточно много внимания. Также мало-освещённым является вопрос о влиянии климатических факторов (факторов старения) полимерных материалов на их устойчивость к- прОгтимш грибов. Получение новых данных в этом направлен! ать степень

биоповреждения различных полимерных материалов при эксплуатации последних в конкретных климатических зонах.

Всё вышеизложенное в конечном итоге и определило цели и задачи данного диссертационного исследования.

Цели и задачи исследований. В настоящей работе исследовались экологические и физиолого-биохимические аспекты процесса деструкции композиций на основе синтетических и природных полимеров микроскопическими грибами, с целью поиска эффективных средств защиты от биоповреждений, и оценки возможностей биоутилизации вышеуказанных материалов микромице-тами.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

• Исследовать возможность использования в качестве источника питания синтетических и природных полимеров и их композиций микроскопическими грибами. Выявить наиболее активных микромицетов-деструкторов;

• исследовать влияние роста микромицетов - активных деструкторов синтетических и природных полимеров на физико-механические свойства некоторых полимерных материалов;

• изучить роль и влияние ряда экологических факторов внешней среды (факторов климатического старения) на процесс деструкции различных полимеров микромицетами и жизнедеятельность грибов-деструкторов;

• исследовать возможность защиты от биоповреждений композиций на основе синтетических и природных полимеров путём модификации их состава;

• дать рекомендации по совершенствованию существующих стандартных методов испытаний на грибостойкость;

• исследовать роль отдельных ферментов грибов в деструкции композиций на основе синтетических и природных полимеров.

Научная новизна работы. Впервые исследована возможность использования ряда полимерных композиций на основе различных природных и синтетических полимеров микроскопическими плесневыми грибами в качестве источника питания. Выявлены устойчивые к действию грибов материалы и материалы, легко биоутилизируемые.

Установлены ингредиенты полимерных композиций, как поддерживающие рост грибов, так и оказывающие на них фунгицидное действие.

В лабораторных условиях исследовано влияние роста грибов на физико-механические свойства полимерных материалов. Установлено, что рост грибов на полимерных пленках и бумаге приводит к ухудшению таких показателей как разрушающее напряжение и характеристическая вязкость.

Впервые показано, что степень воздействия факторов климатического старения на полимерные материалы (циклы старения) по-разному меняет их устойчивость к действию микромицетов. *

* <: ( )». ' . 4 . Ч > .> »

.-1- .4,'

Определены некоторые оптимальные экологические условия (влажность, температура), обеспечивающие наибольшую деструктивную активность плесневых грибов.

Показана роль отдельных ферментов (амилаз, эстераз) грибов - активных деструкторов в процессе разрушения ими полимерных материалов.

Полученные экспериментальные данные позволят в определенной мере понять механизмы биоутилизации природных и синтетических полимеров мик-ромицетами в природных условиях.

Практическая значимость работы.

• Разработаны рекомендации по совершенствованию стандартных методов испытаний на грибостойкость по ГОСТ с целью получения более объективной оценки грибостойкости того или иного материала;

• Разработаны научно обоснованные принципы получения биостойких полимерных композиций путём модификации их состава;

• Эксперименты по исследованию влияния факторов старения на устойчивость к действию грибов ряда полимеров позволят прогнозировать степень биоповреждения данных материалов в различных условиях эксплуатации (в частности - тропики и влажные субтропики).

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на ряде научных конференций: на Всероссийской Научно-практической конференции «Экологические проблемы биодеградации промышленных, строительных материалов и отходов производств» (Пенза, 2000), на 1-м международном конгрессе «Биотехнология - состояние и перспективы развития» (Москва, 2002), на VII, VIII и IX Нижегородских сессиях молодых учёных (Нижний Новгород 2002, 2003, 2004), на V Международной научно-практической конференции «Современные проблемы биологических повреждений материалов (Пенза, 2002), на VII международной конференции «Современные перспективы в исследовании хитина и хитоза-на» (Санкт-Петербург, 2003), на 3-й Всероссийской Каргинской конференции «Полимеры», (Москва, 2004), на 8-й и 9-й международных Пущинских школах-конференциях молодых ученых «Биология - наука XXI века» (2004, 2005). По материалам диссертации опубликовано 19 работ.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, объектов, материалов и методов исследования, результатов и их обсуждения, выводов и списка литературы (221 источник, в том числе 45 на иностранных языках). Материалы диссертации изложены на 152 страницах, включают 18 рисунков и 17 таблиц.

ОБЪЕКТЫ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Объектами испытаний на устойчивость к действию микроорганизмов служили следующие полимерные композиции: пленки хитозана (ХТЗ), полу-

ценные методом полива из водных растворов уксусной и соляной кислот, полимерные пленки поливинилпирролидона (ПВПД) и поливинилового спирта (ПВС), пленки из механических смесей ХТЗ+ПВПД и ХТЗ+ПВС, привитые сополимеры акрилонитрила на хитозан, образцы бумаги модифицированные хи-тозаном, метакрилатом, сополимерами или их смесями, сополимеры картофельного крахмала с метакрилатом, блок-сополимеры хитозана с полиакрила-мидом. А так же ряд лакокрасочных материалов, клеев, герметиков и пластиков, используемых в радиотехнической промышленности: клей «Лейконат», клей-мастика ГИП1С-23-12, герметик УТ-34, компаунд ЭЗК-6, лак ФЛ-98, эмаль ПФ-115 белая, эмаль MJI-12 серая, пластик АБС-2020-31, полистирол УПС-825Д, стеклотекстолит СТЭФ-1.

Испытания полимерных материалов на грибостойкость и фунгицидность проводили согласно ГОСТ 9.049-91 (по методам 1 и 3) и ГОСТ 9.050-75 (по методам I и 2). В качестве тест-организмов использовали штаммы 17 видов микроскопических фибов, известных как активные деструкторы различных материалов, из коллекции ВКМ.

На наличие фунгицидной активности исследовались соединения кобаль-ia: lCo(NH3)6]Ch; Со[Со(С03)6].

В биохимических экспериментах использовались следующие штаммы микроскопических грибов: Aspergillus niger van Tieghem; A oryzae (Ahlburg) Cohn ; A. amstelodami (Mangin) Thorn et Church; Pénicillium cyclopium Westling\ Paecihmyces variotii Bainier. А также «дикие» штаммы Paecilomyces sp. НУ-10 и Pénicillium sp. НУ-12, выделенные из воздуха.

Действие факторов климатического старения моделировалось в климатических камерах TSK.-300 по методике искусственного старения, а так же с учётом рекомендаций программы «Мороз-6». Действие климатических факторов осуществлялось в следующих параметрах: влажность 98%; облучение ультрафиолетом при длине волны 280 н.м., интенсивность излучения 90 Вт/м2; температура от -50 до +40° С.

Изучение механических свойств полимеров проводили на разрывных машинах Tinius Oleen, Instron-1122, МР-05 (Малкин и др., 1978). Определяли величину разрушающего напряжения (о). Измерение проводилось как до воздействия грибов, так и после 28-30 дневного выдерживания образцов в чашках Петри на поверхности газона грибов при относительной влажности воздуха 98% и температуре 28° С.

Молекулярную массу полимеров определяли вискозиметрически по характеристической вязкости раствора (Gamzazade et al., 1985; Твердохлебова, 1987).

Активность амилаз в культуральной жидкости плесневых грибов определялась модифицированным методом Кочетова (1980).

Определение эстеразной активности проводилось методом Рубан-Ксандопуло (Рубан и др., 1976).

Определение белка в культуральной жидкости мицелиальных грибов проводили по методу Лоури (Lowry et al., 1951 ).

Полученные данные статистически обработаны с помощью компьютерной программы Statistica 6.0 и представлены в виде средних арифметических значений (М+т).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Исследование грибостойкости полимерных композиций на основе природных и синтетических полимеров. На первом этапе работы была поставлена задача - изучить грибостойкость ряда синтетических полимерных материалов, - т.е. возможность их использования в качестве источника питания микроскопическими грибами. Нами было проведено исследование на наличие фибостойких и фунгицидных свойств у ряда лакокрасочных материалов, клеев, герметиков и пластиков, широко используемых в современной радиотехнической промышленности (табл. 1, 2). Результаты показывают, что такие материалы как: лак ФЛ-98, эмали ПФ-115 и МЛ-12, клей «Лейконат», пластик АБС-2020-31, полистирол УПС-825Д способны использоваться в качестве источника питания микроскопическими грибами, что можно объяснить наличием в их составе негрибостойких компонентов - пигментов и алкидных смол - у эмалей и лака; и стирола, бутадиенстирола и каучуков - у полимеров. Клей-мастика ГИПК-23-12, компаунд ЭЗК-6 и стеклотекстолит СТЭФ-1 являются грибостой-кими, их грибостойкость связана с тем, что в их составе присутствуют фунги-цидные и грибостойкие компоненты: трифенилметантриизоцианат - у клея-мастики ГИПК-23-12, смолы ЭД-20, олигоэфиракрилата МГФ-9 и полиэтилен-полиаминов - у компаунда ЭЗК-6, стекловолокна, эпоксидных и фенолфор-мальдегидных смол - у стеклотекстолита СТЭФ-1.

Также необходимо отметить, что, несмотря на то, что в состав герметика УТ-34 входят только грибостойкие компоненты - тиокол, двуокись марганца и дифенилгуанидин, он, тем не менее, поражается грибом Aspergillus terreus на 3 балла.

Т.о. было показано, что компоненты полимерного материала, безусловно, будут влиять на его грибостойкость. Но оценивать устойчивость полимерных композиций к действию грибов исходя только из состава ингредиентов не всегда удаётся. Поэтому любая полимерная композиция должна подвергаться исследованию на устойчивость к действию микромицетов — это связано с тем, что в конечном итоге грибостойкость\ негрибостойкость полимера определяется спецификой взаимодействий всех компонентов композиции.

Грибостойкость пластиков, клеев и герметиков (к ассоциативной культуре и отдельным видам грибов) по ГОСТ 9.049-75 (91)_

Вид гриба Степень обрастания в баллах

Клей «Лейконат» Клей-мастика ГИПК-23-12 Компаунд ЭЗК-6 Герметик УТ-34 Пластик АБС-2020-31 Полистирол УПС-825Д СТЭФ-1

Aspergillus ¡err eus Thorn 3 2 0 3 3 3 0

Aspergillus niger van Tieghem 1 1 0 0 3 3 1

Aspergillus oryzae (Ahlburg) Cohn 0 1 0 0 3 3 0

Chaetomium globosum Kunze 2 1 1 0 3 3 0

Pénicillium cyclopium Westling 2 1 0 0 3 3 1

Pénicillium chrysogenum Thom 2 0 0 0 3 3 0

Pénicillium funiculosum Thom 2 2 0 0 3 3 0

Paecilomyces variolii Bainier 1 0 0 0 3 3 1

Trichoderma vtride Persoon 2 2 0 0 3 3 2

ассоциативная культура 0 2 0 0 3 3 0

Грибостойкость лакокрасочных материалов (к ассоциативной культуре и отдельным видам грибов)

по ГОСТ 9.050-75

Вид гриба Степень обрастания в баллах

Лак ФЛ-98 Эмаль ПФ-115 Эмаль МЛ-12

Aspergillus terreus Thom 3 3 3

Aspergillus niger van Tieghem 2 3 3

Alternaria alternata (Fries) Keissler 1 5 3

Fusarium moniliforme Sheldon 2 2 3

Pénicillium ochro-chloron Biourge 2 3 2

Pénicillium chrysogenum Thom 2 3 3

Pénicillium funiculosum Thom 2 3 3

Pénicillium martensii Biourge 3 3 3

Pénicillium brevi-compactum Dierckx. 2 3 2

Trichoderma viride Persoon 2 3 3

ассоциативная культура 3 2 1

Одним из существенных, на наш взгляд, недостатков стандартных испытаний на грибостойкость является то, что они проводятся не к отдельным культурам грибов-деструкторов, а к ассоциации этих культур. В этом случае в ассоциативной культуре не достаточно учитываются антагонистические взаимоотношения между грибами, что может приводить к подавлению роста ряда тест-культур и таким образом искажать оценку грибостойкости. В этом плане, на наш взгляд, интересны данные, представленные в таблицах 1 и 2. Как видно из таблицы 1 эмали ПФ-115 и MJI-12 согласно ГОСТу являются грибостойкими (имеют оценку степени роста 2 и 1 балл соответственно), однако эмаль ПФ-115 способна поддерживать рост отдельных культур грибов в основном на 3 балла, a Alternaría alternata на 5 баллов. Полученные нами результаты говорят о том, что испытание полимерных материалов согласно ГОСТам с использованием ассоциативной культуры может приводить к искажению оценки грибостойкости.

Поэтому, в свете полученных данных, мы считаем, что в стандартные испытания по ГОСТу необходимо внести ряд изменений и дополнений, учитывающих антагонистические отношения между тест-культурами.

Нами также проводились исследования устойчивости полимерных композиций, содержащих природный полимер хитозан, к действию микроскопических грибов. На первом этапе работы мы пытались отыскать активных грибов-десгрукторов хитозана, а также полимерных материалов на его основе. Анализ данных показал, что наиболее устойчивыми к действию микроскопических грибов являются порошок хитозана и поливинилпирролидона - грибостойкость данных материалов никогда не превышала 3 баллов. Гомополимерные пленки хитозана полученные поливом в СН3СООН и HCl достаточно хорошо разрушались плесневыми грибами. Грибостойкость данных плёнок составила 4 балла. Гетерополимерные композиции на основе механических смесей ХТЗ+ПВПД и ХТЗ+ПВС являлись также негрибостойкими, особенно это относится к композиции ХТЗ+ПВС, где грибостойкость для большинства культур равнялась 4 баллам.

Из воздуха нами были выделены «дикие» штаммы микромицетов, относящиеся к классу Hyphomycetes, порядку Moniliales, семейству Moniliaceae, идентифицированные как Paecilomyces sp НУ-10 и Pénicillium sp. НУ-12, вызывающие деструкцию хитозана. Данные «дикие» штаммы, наряду с ГОСТовски-ми штаммами Aspergillus niger и Trichoderma viride (активными деструкторами гетерополимерных пленок на основе хитозана), использовались для определения грибостойкости порошка хитозана и ХТЗ-ПВПД-плёнок, полученных методом привитой сополимеризации и механического смешивания этих двух полимеров. Результаты представлены в таблице 3. «Дикие» штаммы Paecilomyces sp. НУ-10 и Pénicillium sp НУ-12 значительно превосходили по степени деградации хитозана и полимеров на его основе вышеуказанные культуры из списков ГОСТа. Данные виды на наш взгляд можно рекомендовать для дополнения ГОСТа по методам испытаний на грибостойкость данных соединений и их производных.

Таблица 3

Грибостойкость хитозана и гетерополимерных материалов на его основе

Степень обрастания в баллах

ХТЗ ХТЗ

Вид фиба ХТЗ + +

ПВПД ПВПД

(механическое (привитая

взаимодействие) сополимеризация)

Aspergillus niger van Tieghem 3 4 1

Trichoderma viride Persoon 3 4 2

Paecilomyces sp НУ-10 5 5 3

Pénicillium sp. НУ-12 5 5 2

Затем нами исследовались грибостойкие свойства сополимеров хитозана с таким широко распространённым синтетическим материалом как акрилонит-рил. На первом этапе данного исследования нами были синтезированы привитые сополимеры акрилонитрила на хитозан с использованием двух инициирующих систсм. аммиачного комплекса кобальта и динитрила азоизомасляной кислоты при различных температурах (табл. 4). Анализ результатов показывает, что данные композиции достаточно устойчивы к действию микроскопических грибов (за исключением Aspergillus amstelodami, Aspergillus oryzae и Tricho-derma viride). Однако нами было отмечено, что содержание акрилонитрила может менять грибостойкость композиций к отдельным видам грибов (Fusarium monilijorme и Pénicillium ochro-chloron). Так же в этом эксперименте было показано

что температура синтеза влияет на грибостойкость. Так композиции синтезированные при 5° С и 60° С, характеризовались значительно меньшей устойчивостью к действию грибов чем полимеры, синтезировавшиеся при 21° С и 50° С. Следовательно, для создания грибостойких материалов на основе хитозана и акрилонитрила необходимо использовать определенные температуры синтеза.

Использование при синтезе другой инициирующей системы (динитрила азоизомаслянной кислоты - ДАК) вместо аммиачного комплекса кобальта приводит к снижению грибостойкости материала.

Полученные результаты позволяют предположить наличие биоцидных свойств у аммиачного комплекса кобальта. Для проверки этого предположения нами были проведены испытания на наличие фунгицидных свойств у 1% водных растворов аммиачного и карбонатного комплексов кобальта. Полученные результаты полностью подтверждают выдвинутое нами предположение - аммиачный комплекс кобальта проявил фунгицидное действие на все культуры фибов из ГОСТов 9.049-91 и 9.050-75.

В следующей серии экспериментов проводилось введение крахмала в полимерную матрицу полиметилакрилата с целью повышения биоразлагаемости этого материала. Данные полимерные композиции испытывались на грибостойкость. Результаты испытаний представлены в таблице 5. Анализ полученных данных показывает, что картофельный крахмал хорошо утилизируется практически всеми культурами микроскопических грибов, а полиметилакрилат представляет собой весьма устойчивый к действию микромицетов материал, грибостойкость которого по отношению ко всем штаммам плесневых грибов, за исключением Aspergillus amstelodami, не превышала одного балла. Результаты испытаний полимерных композиций из крахмала и полиметилакрилата показали наличие двух высокоэффективных грибов-деструкторов данных материалов: Aspergillus oryzae и Paecilomyces variotii. Полученные результаты позволяют сделать заключение о том, что композиции на основе крахмала и полиметилакрилата в присутствии грибов Aspergillus oryzae и Paecilomyces variotii, будут подвергаться утилизации.

Таблица 4

Грибостойкость привиты х сополимеров акри л он итрила на х итозан Степень обрастания в баллах

Вид гриба XT3 +<v* + 7мл AH (S°C) XT3 ♦Co1* + 7 мл AH (2I°C) XT3 +CoJ* + 7 мл AH <50°C) XT3 +Co3* + 7 мл AH (60°C) XT! +Cow + 10 мл AH (2I°C) XT3 +ДАК + 7 mji AH (50°C) ПАН

hperf>ilin\ ten с us / hom 2 1 1 2 1 3 1

4 spei villus amslelodami (Mangm) Thorn el Church 5 0 0 4 0 4 0

Aspergillus niger \an Jieghem 2 1 1 2 2 2 2

A spergillus 01 i zae ( thlhwfO Cohrt 5 I 2 4 1 4 2

\iieioha\idium pullulans iBuhak) \\ В ( ooke 0 0 0 0 0 3 0

Ufa nana alh mala (I rtes) keissler 0 0 0 0 0 3 0

(Ihieh>))iturn ^lohitsum A unze 1 0 0 1 0 2 0

husarium monih/oi me Sheldon 2 2 0 1 5 2 0

feme ill mm <к hi o-chloron liioni (,'<' 5 2 2 5 5 5 1

Penu ill mm c\clopium И (sihmi 0 0 0 0 0 3 2

/'< nit il/iuin i hr\ soi>enum ¡horn 2 1 1 2 0 2 1

Penu ill turn funic uhnum thorn 0 0 0 0 0 2 1

Pcmcilhiim hi ex'i-t ompac turn Dierikx 2 1 1 2 2 3 0

I'aealonn tt'\ i ai mill Banner 1 0 0 2 2 2 1

St opulariopsis hrevii milts (Sac с ai do) Bainic'i 0 0 0 0 0 2 0

h к hud a ma viride Pet soon 3 1 2 2 1 3 1

Грибостойкость сополимеров крахмала и полиметилакрилата

Вид гриба Степень обрастания в баллах

картофельный крахмал полиметилакрилат-крахмал (в доле 1:1) полиметилакрилат-крахмал (в доле 2:1) полиметилакрилат

Aspergillus lerreus Thom 5 0 0 1

Aspergillus amstelodamii (Mangln) Thom el Church 5 0 0 3

Aspergillus niger van Tieghem 5 0 0 0

Aspergillus oryzae Uhlburt) Cohn. 5 4 5 1

Auerobasidium pullulans (Bubakt B. Cooke S 0 0 1

Atiemaria alternata iFries) Keissler 5 0 0 1

Chaetomium globosum Kunze 5 0 0 1

Fusarium moniliforme Sheldon 2 0 0 1

Pénicillium ochro-chloron Biourge 5 0 0 0

Pénicillium cyciopium Nestling 5 0 0 I

Pénicillium chrysogenum Thom 4 0 0 0

Pénicillium futûculasum Thom 5 0 0 1

Pénicillium brew-compactum Dterckx 3 0 0 1

Paecitom\ce\ variotli Bainier 5 4 4 1

Stopulariopsts brevicaulis fSaccardoi Bainier 4 0 0 1

Trtihotierma vinde Persoon 4 0 0 0

Действие микромицетов на некоторые физико-механические свойства полимерных материалов. Известно, что рост грибов сопровождается не только деструкцией материала, но и изменением его физико-механических свойств. Поэтому перед нами стояла задача - изучить, как влияют микромице-гы-деструкторы на физико-механические свойства полимерных материалов С эгой целью нами были поставлены следующие опыты на первом этапе нами изучалось действие плесневых грибов на привитые сополимеры акрилонитрила на хитозан. Объектами исследования были следующие полимерные композиции: полимер №1 (ХТЗ + ДАК + 7 мл АН); полимер № 2 (ХТЗ + Со'* + 7мл АН); полимер № 3 (ХТЗ + Со3++ 12 мл АН). Исследовалось комплексное действие грибов Aspergillus niger, Aspergillus oryzae и Pénicillium ochro-cloron (в ранее проведённых нами опытах зарекомендовавших себя как активные деструкторы данных материалов) на изменение механической прочности, выражающейся через разрушающее напряжение (Н/см2). Было установлено, что уже на 5 сутки прочность полимерных материалов снижается. Всего же за 30 суток механическая прочность снизилась- для полимера № 1 на 90,5%; для полимера № 2 на 60,0%; для полимера № 3 на 63,0%.

Т о. проведённые нами исследования позволяют сделать вывод, что фи-шко-механические свойства могут быть одним из критериев оценки грибостой-кости полимерного материала и дать рекомендацию о необходимости дополнения стандартных испытаний на грибостойкость по ГОСТу путём визуальной оценки с ! спсни обрастания образца полимерного материала данными по изменению его физико-механических свойств под действием плесневых грибов. Что, на наш взгляд, позволит получать более объективные, не зависящие от человеческого фактора, данные по грибостойкости того или иного полимера.

И {учение влияния ряда климатических факторов на микромицеты -деструкторы полимерных материалов. Известно, что температура является крайне важным фактором, лимитирующим жизнедеятельность микроскопических плесневых грибов. Это предположение подтверждают данные следующего жсперимста, где изучалось, как изменение температуры при культивировании фибов на твёрдой питательной среде Чапека-Докса будет влиять на их рост. Для определения линейного роста грибов измеряли диаметр их колоний и по формуле Эбота определяли степень сдерживания роста. Объектами исследования были культуры микромицетов Aspergillus oryzae и Paecilomyces variotii, из-нестные из наших предыдущих экспериментов как активные деструкторы сополимеров крахмала и полиметилакрилата. Измерение линейного роста колоний проводилось на седьмые сутки культивирования, контролем являлись результаты, полученные при выращивании микромицетов при температуре 30° С, известной как оптимальная для данных видов фибов (Лугаускас и др., 1987).

Аиализ результатов показывает, что снижение температуры до 28° С приводит к достаточно существенному сдерживанию роста обоих фибов - до 15%; тогда как повышение температуры до 35° С сдерживает рост не так значительно - на 6% у Aspergillus oryzae и на 8% у Paecilomyces variotii. Однако при повышении температуры картина меняется — культура Paecilomyces variotii про-

являет себя как более |ермофильная. При температуре 40е С рост Aspergillus oryzae сдерживается на 21%, а у Paecilomyces variotii сдерживание остаётся на уровне 8% При повышении температуры до 46° С рост культуры Aspergillus oryzae сдерживается уже на 97%, a Paecilomyces variotii только на 59%. При температуре 47° С культура Aspergillus oryzae полностью прекращает росг, ю-!да как у Paecilomyces variotii даже при температуре 49° С рост сдерживается только на 85% и лишь при температуре 50° С данная культура прекращает свой poci. Результаты этого эксперимента позволяют утверждать, что температурные огттимумы, рекомендованные для данных микромицетов ГОСТами (29±2° С) недостаточно верны Особенно этот момент следует учитывать при испытаниях на фунгицидноегь, где рост грибов оценивается на поверхности агаризо-ванной среды Чапека-Докса.

Исследование устойчивости к действию микроскопических грибов полимерных материалов, подверниихся воздействию климатическою старения. Известно, что факторы внешней среды способны оказывать влияние не только на агентов биоповреждения, но и на сам субстрат (в данном случае -полимерные материалы); т.е вызывать старение. Старение, как совокупность физических и химических процессов, протекающих в полимерном материале, приводит к изменению его состава и структуры под действием различных факторов. С точки зрения экологии, на наш взгляд, такой аспект действия факторов климатического старения можно рассматривать как опосредованное влияние на жизнедеятельность микромицетов, т.е., по сути дела, климатические факторы и ¡меняют химический состав субстрата, что определённым образом сказывается как на видовом составе грибов-деструкторов, поражающих полимерный материал, так и на процессах их жизнедеятельности. Поэтому для нас представляло интерес изучить роль и влияние климатических факторов на процесс деструкции различных полимеров микромицетами. Целью данною этана раиоi ы было сравнительное изучение изменения грибостойкости ряда лакокрасочных покрытий и полимерных материалов, ранее испытанных нами на [рибосюй-кость в лабораторных условиях после воздействия на них факторов старения Испытания на грибостойкость проводились по ГОСТ 9.049-91 и ГОСТ 9.050-75 стандартным и модифицированным методами. Результаты данною исследования представлены в таблице 6.

Результаты исследования грибостойкости показали, что в случае с лакокрасочными покрытиями после 3 лет старения все испытанные материалы становятся негрибостойкими, а после 10 лет старения эмаль МЛ-12 становшея фактически биоутилизируемой (рост грибов оценивался в 5 баллов).

Проделанная работа позволяет сделать следующее заключение: для того, чтобы располагать более достоверной оценкой грибостойкости полимерных композиций, необходимо иметь результаты их испытаний в природных условиях эксплуатации. В лабораторных же методах испытаний в качестве обязательных следует предусмотреть исследование на грибостойкость полимерных композиций, предварительно подвергнутых действию факторов старения. Причём максимально объективные данные по грибостойкости того или иного материала

Изменение грибостойкости лакокрасочных материалов (к ассоциативной к\ льт) ре и отдельным видам грибов)

под действием факторов старения

Степень обрастания в баллах по ГОСТ 9.050-75

Вид гриба Лак ФЛ-98 Эмаль МЛ-12

контролч старение 3 года старение 10 лет контроль старение 3 года старение 10 лет

Aspergillus terreus Thorn 3 3 3 3 4 4

4spergillus niger \ ail Tieghem 2 3 4 3 4 4

Memoria alternata (Fries) Keisster 1 2 2 3 4 5

Fusarium moniUforme Sheldon 2 3 4 3 3 4

Pénicillium ochro-chloron Biourge 2 3 4 2 4 4

Pénicillium chnsogenum Thom 2 3 4 3 4 5

Pénicillium funiculosum Thom 2 4 4 3 4 5

Pénicillium martensil Biourge 3 3 4 3 3 4

Pénicillium brevi-compactum Dierckx. 2 3 3 2 3 4

Trichoderma virlde Persoon 2 3 3 3 3 5

ассоциативная к\льт>pa 3 4 4 1 3 5

могут быть получены лишь при имитации периода эксплуатации данного материала в натурных условиях в период до десяти лет.

Фишолого-биохимические механизмы деструкции природных полимеров микроскопическими грибами. На следующем этане работы представляло интерес изучить некоторые физиолого-биохимические аспекты процесса деструкции полимерных материалов микромицетами.

На первом этапе данной работы изучалась деструкция хитозана в динамике культурами грибов Paecilomyces sp НУ-10 и Pénicillium sp. НУ-12 (рис. I ). Результаты данных опытов показывают практически полное ра$рушение Х'П до мономеров в течение 10 суток в случае с Paecilomyces sp НУ-К). В случае с Pénicillium sp НУ-12 молекулярная масса ХТЗ на 10-е су1ки уменьшалась до 533 Да (т.е. на 99,4 %), в то время как в контроле молекулярная масса сншилась до 93000 Да (т.е. на 28,5%).

Далее нами изучалась амилолитическая активность плесневых грибов -активных деструкторов сополимеров крахмала и полиметилакрилата: Aspergillus oryzae и Paecilomyces variotii. В качестве контроля аналогичные исследования проводились для грибов - активных деструкторов крахмала: Aspergillus niger и Pénicillium cyclopium. Активность амилаз определялась в кульгуральной жидкости. Результаты показывают, что экзоамилазы имеются у всех 4-х исследованных нами грибов, причём экзоамилазная активность у культур Aspergillus oryzae и Paecilomyces variotii, растущих на сополимере была более низкой, чем у культур, растущих на чистом крахмале.

В дальнейшем представляло интерес изучить эстеразную активность вышеуказанных штаммов-деструкторов сополимеров крахмала и полиметилакрилата. Нами было проведено определение эстеразной активности у культур Aspergillus oryzae и Paecilomyces variotii. В качестве контроля аналогичное определение проводилось для гриба Aspergillus amstelodami, являющегося активным деструктором полиметилакрилата. Результаты исследований показали, чго культуры Aspergillus oryzae и Paecilomyces variotii обладают высокой активностью внеклеточных эстераз и по данному показателю превосходят культуру Aspergillus amstelodami.

Т. о. можно сделать вывод, что исследовавшиеся нами культуры грибов Aspergillus oryzae и Paecilomyces variotii способны утилизировать оба компонента синтезированной нами полимерной композиции. Полученные результаты вызвали у нас следующий вопрос: почему культуры грибов, способные утилизировать крахмал и полиметилакрилат по отдельности, не могут поражать их сополимеры. Проведённые нами ранее исследования позволяют сделать следующее предположение - в данном случае может hmci ь место избирательное подавление жизнедеятельности плесневых грибов одним ш компонентов композиции (в данном случае инициатором - персульфатом аммония). Для проверки этого предположения нами была поставлена следующая серия экспериментов: проводилось определение в культурапьной жидкости активности амилаз и эстераз по методикам аналогичным вышеописанным, но в присутствии в инкубационной среде персульфата аммония в количестве равном

его доле к массе полимера - 10%. Результаты данного эксперимента представлены на рисунках 2 и 3.

Рсзулыагы показали значительное снижение экзоамилазной активности у всех исследуемых культур и практически полное отсутствие активности у Penicillium cyclopium по сравнению с контролем.

Для жзоэстераз нами было показано некоторое небольшое снижение ак-швносги по сравнению с контролем у Aspergillus oryzae и Paecilomyces variotii и практически полное отсутствие активности у Aspergillus amstelodami.

Данные результаты дают возможность сделать следующий вывод: наличие более устойчивых к действию персульфата аммония экзоэстераз у культур Aspergillus oryzae и Paecilomyces variotii позволяет им осуществлять деструкцию сополимеров крахмала и полиметилакрилата в отличие от других видов грибов, не обладающих усюйчивыми формами данных ферментов. А то, что у вышеуказанных культур даже при действии персульфатом аммония сохраняется зкюамилазная активность позволяет сделать предположение о том, что в процессе биоде! радации данной полимерной композиции вышеуказанными микромицегами может иметь место эффект диауксического роста.

Да

1000000 л

5 100000

(О

s к

СО X

о. к

с *

ф с о

10000 1000 100 10 1

Т-

—г— 10

—I

Время, сутки

I- кон фоль; 2 - Pénicillium sp.; 3 - Paecilomyces sp Рис. I. Изменение молекулярной массы хитозана под действием грибов Paecilomyces sp. НУ-10 и Pénicillium sp. НУ-12

контроль ОПЫ1

Aspergillus niger

контроль опыт

Pénicillium cyclopium

контроль

Aspergillus orvzae

контроль опыт

Раес|1отусе$ УвНоН|

Вид гриба

Рнс. 2. Экзоамилолитическая активность грибов-деструкторов крахмала при влиянии персульфата аммония

3,5' 3' 2,5' 2 • 1,5 • 1 • 0,5-О-

контроль опыт Aspergillus oryzae

контроль опыт РаесНотусез\Hriotii

I I

контроль опыт Aspergillus amstelodami

Вид гриба

Рис. 3. Чк>о»стеразная активность грибов-дес1рукюров полиметилакрилата при влиянин персульфата аммония

ВЫВОДЫ

1. Синтетические полимерные материалы: лак ФЛ-98, эмали ПФ-И 5 и МЛ-12, клей «Лейконат», пластик АБС-2020-31, полистирол УПС-825Д и материалы, содержащие природные полимеры: гетерополи-мерные композиции хитозана с поливинилпирролидоном и поливи-нилспиртом, привитые сополимеры акрилонитрила на хитозан, блок-сополимеры хитозана с крахмалом и полиакриламидом, модифицированные хитозаном образцы бумаги, сополимеры крахмала и полиметилакрилата способны использоваться в качестве источника питания микроскопическими грибами. Компаунд ЭЗК-6, герме-тик УТ-34 и СТЭФ-1 являются грибостойкими, то есть не поддерживают рост грибов

2. Наиболее активными деструкторами лакокрасочных материалов являются грибы: Aspergillus terreus, Alternaria altérnala, Pénicillium martensii; клеев, герметиков и пластиков - Aspergillus terreus, Chae-tomium globosum, Pénicillium cyclopium, Trichoderma viride; хитозана и полимеров на его основе - Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, Aspergillus terreus, Pénicillium funiculosum, Pénicillium ochro-chloron Pénicillium sp НУ-12, Paecilomyces s p. НУ-10, Trichoderma viride; сополимеров крахмала и полиметилакрилата - Aspergillus oryzae и Paecilomyces variotii.

3. Действие микроскопических грибов - активных деструкторов полимеров приводит к ухудшению таких свойств полимеров как разрушающее напряжение и характеристическая вязкость.

4. Установлено, что действие факторов климатического старения (влажность, температура, ультрафиолетовое облучение) способно снижать устойчивость к действию микромицетов следующих полимерных материалов: лак ФЛ-98, эмаль МЛ-12, клей-мастика ГИПК-23-12, пластик АБС-2020-31, СТЭФ-1 через 1-10 лет условной эксплуатации. Материалы: компаунд ЭЗК-6 и герметик УТ-34 проявляют устойчивость к воздействию факторов климатического старения.

5. Снижение температуры до 28° С вызывает сдерживание роста грибов Aspergillus oryzae и Paecilomyces variotii на 14% и 15 % соответственно, тогда как повышение температуры до 35-40° С в меньшей степени влияет на жизнеспособность данных грибов; следовательно стандартный температурный режим испытаний по ГОСТ (29±2° С) не является оптимальным.

6. Установлено, что в деструкции полимерных материалов на основе крахмала и полиметилакрилата грибами Aspergillus oryzae и Paecilomyces variotii принимают участие главным образом их внекле-ючные эстеразы, тогда как амилазы этих грибов в значительной степени инактивируются одним из компонентов композиции.

7. С целью увеличения объективности оценки стандартных испытаний на грибостойкость полимерных материалов (ГОСТов) необходимо в последние внести ряд дополнений в части: исключения антагонистических взаимоотношений между тест-культурами грибов; учёта влияния факторов климатического старения на грибостойкость материалов; выбора количественных критериев оценки устойчивости полимера к разрушающему действию грибов (физико-мe^ щических свойств).

8. Одним из способов повышения устойчивости полимерных композиций к действию плесневых грибов может быть модификация их состава за счёт введения ингредиентов, обладающих фунгицидно-стью, в частности аммиачного комплекса кобальта и персульфата аммония.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Андриянова, Н. А. Привитая полимеризация акрилонитрила и винил-пирролидона на хитозан и свойства сополимеров / Н. А. Андриянова, Н. В. Пастухова, Д. В. Кряжев, К. В. Кирьянов, Л. А. Смирнова,

Ю. Д. Семчиков, В. Ф. Смирнов // Полимеры-2004: 3-я Всеросс. Кар-гинская конф. Тезисы устных и стендовых сообщений. 2004. - Т. 2-С. 89.

2. Дормидонтова, О. В. Деструкция полимерных композиций на основе хитозана микромицетами / О. В. Дормидонтова, В. Ф. Смирнов,

Л. А. Смирнова, Д. В. Кряжев, Н. А. Копылова // Вестник ННГУ. Сер. Химия. - 2000.- С. 55-58.

3. Дормидонтова, О. В. Исследование деградации хитозана и полимеров на его основе микроскопическими грибами / О. В. Дормидонтова,

М. В. Сергеева, В. Ф. Смирнов, Л. А. Смирнова, Д. В. Кряжев // Экологические проблемы биодеградации промышленных, строительных материалов и отходов производств: Тезисы Всеросс. Научно-практической конф. 2000-С. 53-55.

4. Дормидонтова, О. В. Биостойкость химически модифицированных хи-тозанов / О. В. Дормидонтова, Д. В. Кряжев, В. Ф. Смирнов,

Л. А. Смирнова // Химия и химическая технология: Труды Нижегородского Государственного Технического Университета. 2003. - Т. 39 -С. 87-91.

5. Кряжев, Д. В. Особенности деструкции микромицетами полимерных композиций на основе хитозана / Д. В. Кряжев // Биосистемы: структура и регуляция: Труды биологического факультета ННГУ

им. Н. И. Лобачевского. Вып. 3. 2000-С. 127-131.

6. Кряжев, Д. В. Бактерицидные свойства ряда композиций на основе хитозана / Д. В. Кряжев, Е. И. Черкасова // Седьмая Нижегородская сессия молодых учёных. Естественнонаучные дисциплины: Тезисы докладов. 2002.- С. 268-269.

7. Кряжев, Д. В. Изучение бактерицидных свойств ряда соединений на основе хитозана / Д. В. Кряжев, Е. И. Черкасова И Ломоносов 2002: Мат. международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. 2002 - С. 32.

8. Кряжев, Д. В. Изучение возможностей использования микроскопических грибов для утилизации хитозансодержащих сельскохозяйственных отходов / Д. В. Кряжев // Эколого-экономические основы формирования агробиоценозов: Мат. Всеросс. научно-практической конф.

2002.-С. 186-191.

9. Кряжев, Д. В. Изучение деструкции хитина под действием микроскопических фибов / Д. В. Кряжев, В. Ф. Смирнов, Л. А. Смирнова // От фундаментальной науки к новым технологиям. Химия и биотехнология биологически активных веществ, пищевых продуктов и добавок. Экологически безопасные технологии: Мат. международной конф. молодых ученых. 2002.- С. 28-29.

10. Кряжев, Д. В. Изучение путей утилизации хитина микромицетами /

Д. В. Кряжев, В. Ф. Смирнов, Л. А. Смирнова // Современные проблемы биологических повреждений материалов: Сборник статей V Международной научно-практической конф. 2002-С. 106-109.

11 .Кряжев, Д. В. Исследование возможности деструкции хитина микроскопическими грибами / Д. В. Кряжев, В. Ф. Смирнов, Л. А. Смирнова // Биотехнология - состояние и перспективы развития: Мат. 1-го международного конгресса. 2002 - С. 314.

12.Кряжев, Д. В. Деструкция хитина микроскопическими грибами / Д. В. Кряжев, В. Ф. Смирнов, Л. А. Смирнова // Биотехнология. -

2003,-№4.-С. 88-90.

13.Кряжев, Д. В. К вопросу о возможности применения хитозана как средства защиты полимеров от микробиологических повреждений / Д. В. Кряжев, Н. А. Андриянова // Восьмая Нижегородская сессия молодых учёных. Естественнонаучные дисциплины: Тезисы докладов.

2003.-С. 209-210.

14.Кряжев, Д. В. Изучение действия агрессивных метаболитов мицели-альных грибов на полимерные композиции из природных и синтетических компонентов / Д. В. Кряжев, Н. А. Андриянова // Девятая Нижегородская сессия молодых учёных. Естественнонаучные дисциплины: Тезисы докладов. 2004 - С. 219.

15.Кряжев, Д. В. Исследование устойчивости к действию микромицетов композиций на основе природных полисахаридов и синтетических полимеров / Д. В. Кряжев, В. Ф. Смирнов, Л. А. Смирнова, Н. А. Андриянова, В. В. Медведева // Вестник ННГУ. Сер. Химия. Вып. 1(4). -

2004,-С. 111-116.

16. Кряжев, Д. В. О некоторых недостатках стандартных методов испытаний строительных и промышленных материалов на грибостойкость / Д. В. Кряжев, В. Ф. Смирнов // Актуальные вопросы строительства: Мат. международной научно-технической конф. 2004,- С. 342-344.

17.Кряжев, Д. В. Исследование эстерав микромицетов - деструкторов полимерных композиций на основе крахмала и полиметакрилата /

Д. В. Кряжев // Биология наука XXI века: 9-я международная Путинская школа-конференция молодых ученых. 2005,-С. 198.

18.Мочалова, А. Е. Новые композиционные материалы на основе хитоза-на и (мет)акрилатов / А. Е Мочалова, Н. А. Андриянова, Д. В. Кряжев // Биология наука XXI века: 8-я международная Путинская школа-конф ,)енция молодых ученых. 2004.-С. 270.

19.Смирнов, В. Ф. Возможность использования хитозана в качестве средства защиты полимерных материалов от микробиологических повреждений / В. Ф. Смирнов, Л. А. Смирнова, Д. В. Кряжев // Современные перспективы в исследовании хитина и хитозана: Мат. Седьмой международной конф. 2003- С. 413-414.

ч i

Подписано в печать 14 10 2005. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ л. 1 Зак. 1383. Тир. 100.

Типография Нижегородского госуниверситета Лицензия № 18-0099 603000, Н Новгород, ул Б Покровская, 37.

V 19 835

РНБ Русский фонд

2006-4 17517

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Кряжев, Дмитрий Валерьевич

1. ВВЕДЕНИЕ.

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

2.1. Экологические и физиолого-биохимические аспекты процесса биоповреждений.

2.1.1. Биодеградация синтетических полимеров.

2.1.2. Биодеградация природных полимеров.

2.2. Действие факторов климатического старения на процесс биоповреждения полимерных материалов.

2.3. Механизмы деструкции полимеров микромицетами.

2.4. Основные средства и способы защиты полимерных материалов от биоповреждений.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

• 3.1. ОБЪЕКТЫ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1.1. Объекты исследований.

3.1.2. Основные методы исследований.

3.2. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

3.2.1. Исследование грибостойкости полимерных композиций на основе природных и синтетических полимеров.

3.2.1.1. Изучение грибостойкости ряда синтетических полимерных материалов.

3.2.1.2. Оценка устойчивости полимерных композиций, содержащих хитозан, к действию микроскопических грибов.

3.2.1.3. Оценка устойчивости полимеров, содержащих целлюлозу, к действию микроскопических грибов.

3.2.1.4. Изучение влияния крахмала на биоразлагаемость синтетических полимеров.

3.2.2. Сравнительная оценка устойчивости к действию грибов полимерных материалов при испытаниях стандартным и модифицированным методами.

3.2.3. Действие микромицетов на некоторые физико-механические свойства полимерных материалов.

3.2.4. Исследование устойчивости к действию микроскопических грибов полимерных материалов, подвергшихся воздействию климатического старения 3.2.4.1. Изменение грибостойкости ряда полимерных материалов, подвергшихся действию факторов старения.

3.2.4.2. Изучение влияния ряда климатических факторов на микромицеты - деструкторы полимерных материалов.

3.2.5. Физиолого-биохимические механизмы деструкции природных полимеров микроскопическими грибами • 3.2.5.1. Исследование деструкции хитозана микроскопическими грибами.

3.2.5.2. Исследование деструкции хитина микроскопическими грибами.

3.2.5.3. Исследование амилазной и эстеразной активности у грибов -деструкторов сополимеров крахмала и полиметилакрилата.

4. ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Экологические и физиологические аспекты деструкции микромицетами композиций с регулируемой грибостойкостью на основе природных и синтетических полимеров"

Подавляющее большинство промышленных материалов способно подвергаться биоповреждениям. В настоящее время проблема биоповреждений рассматривается как эколого-технологическая (Дрозд, 1995). Биоповреждения это реакция биосферы на то новое, что вносит в неё человек. Постоянно возрастает количество новых полимерных материалов, обладающих ценными физико-химическими свойствами, используемых в промышленности и в быту. Сфера их применения постоянно расширяется. В процессе эксплуатации данные материалы могут подвергаться негативным воздействиям различных микроорганизмов. В результате таких воздействий происходит изменение основных физико-химических характеристик материала и его разрушение (Аниси-мов, 1985; Дормидонтова и др., 2002). С другой стороны, в ряде случаев необходимо добиться ускорения процесса биоутилизации вышеуказанных композиций (ЬогскБ, Ротшегапг, 1996), что крайне важно при решении вопросов связанных с уничтожением отходов производств и ликвидацией промышленных загрязнений.

Материалы и изделия из них находятся в определённых связях с окружающей средой — в природе существует множество биоагентов, которые легко поселяются на поверхности или проникают внутрь материалов и изделий и начинают там развиваться, что и приводит к возникновению биоповреждений. Создаваемые искусственно материалы и изделия становятся частью естественных биоценозов, вовлекаются в естественные процессы, группируют вокруг себя новые искусственные сообщества (Ильичев, 1987). На полимерных материалах складываются более или менее постоянные сообщества микроорганизмов, представляющие собой ценозы косвенно антропогенного характера. Человек создает или использует тот или иной субстрат, этот субстрат осваивается в разной степени представителями определенной группы микроорганизмов, которые по-разному приспосабливаются к нему.

Кроме этого проблема биоповреждений тесно связана с экологией человека, так как многие деструкторы различных материалов являются условно патогенными микроорганизмами, способными вызывать серьёзные заболевания человека. Активизация деятельности технофильных видов грибов способствует увеличению инфекционной нагрузки в атмосфере в результате освоения новых территорий, а также возникновению особенно агрессивных популяций грибов с высокой степенью эврибиотности. Они становятся обычными компонентами промышленных экониш, контаминируя различные материалы, сырье, изделия, оборудование (Коваль, 1989). Особой агрессивностью в данном отношении обладают микроорганизмы, на которые приходится более 40% от общего числа биоповреждений. Наиболее жизнеспособными, а поэтому и крайне опасными среди микроорганизмов, являются микроскопические грибы — в силу быстрого роста мицелия, богатства, мощности и лабильности их ферментных систем, позволяющих им использовать большой круг материалов как природного, так и искусственного синтеза. В качестве своеобразной экологической ниши для грибов в настоящее время выступают различные промышленные материалы (металл, бетон, пластмассы, резина, кожа, топливо, лаки, краски, бумага, и т. д.).

Проблеме биоповреждения синтетических материалов посвящено огромное количество публикаций в отечественной и зарубежной литературе (Андре-юк и др., 1980; Каневская, 1980; Иванов и др., 1984; Ильичев и др., 1984; Ильичев, 1987; Жиряева и др., 1991, 1992; Новикова, 1994; Розенталь, 1994; Ross, 1969; Booth, 1971; Pirt, 1980). Биоповреждение материалов и изделий плесневыми грибами происходит за счёт механического разрушения разрастающимся мицелием, биозагрязнения и главным образом вследствие воздействия ферментов и органических кислот. В ходе своего развития многие микромицеты приобрели хорошо развитые ферментные системы, благодаря которым они способны использовать в качестве источника питания различные субстраты, в том числе и синтетические полимерные материалы разной химической природы.

Однако вторжение синтетических материалов во все сферы человеческой деятельности, будь то производство одежды, медицинских и косметических средств или различных пищевых добавок, привело, в конце концов, к переоценке ценности натуральных продуктов. В связи с этим во всём мире расширяются производства новых природных источников сырья, проводится поиск путей их использования (Муццарелли, 2001).

Необходимо отметить, что вопросу биоповреждения и биостойкости природных полимеров, а так же их сополимеров с синтетическими материалами в современной литературе уделяется недостаточно много внимания. Также мало-освещённым является вопрос о влиянии климатических факторов (факторов старения) полимерных материалов на их устойчивость к действию грибов. Получение новых данных в этом направлении позволит прогнозировать степень биоповреждения различных полимерных материалов при эксплуатации последних в конкретных климатических зонах.

Всё вышеизложенное в конечном итоге и определило цели и задачи данного диссертационного исследования.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

• дать рекомендации по совершенствованию существующих стандартных методов испытаний на грибостойкость;

Научная новизна работы. Впервые исследована возможность использования ряда полимерных композиций на основе различных синтетических и природных полимеров микроскопическими плесневыми грибами в качестве источника питания. Выявлены устойчивые к действию грибов материалы и материалы, легко биоутилизируемые.

В лабораторных условиях исслЬдовано влияние роста грибов на физико-механические свойства полимерных материалов. Установлено, что рост грибов на полимерных пленках и бумаге приводит к ухудшению таких показателей как разрушающее напряжение и характеристическая вязкость.

Показана роль отдельных ферментов (амилаз и эстераз) грибов - активных деструкторов в процессе разрушения ими полимерных композиций.

Полученные экспериментальные данные позволят в определенной мере понять механизмы биоутилизации природных и синтетических полимеров микром и цетам и в природных условиях.

Практическая значимость работы.

Разработаны рекомендации по совершенствованию стандартных методов испытаний на грибостойкость ГОСТов с целью получения более объективной оценки грибостойкости того или иного материала; Разработаны научно обоснованные принципы получения биостойких полимерных композиций путём модификации их состава; Эксперименты по исследованию влияния факторов старения на устойчивость к действию грибов ряда полимеров позволят прогнозировать степень биоповреждения данных материалов в различных условиях эксплуатации (в частности - тропики и влажные субтропики).

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Заключение Диссертация по теме "Экология", Кряжев, Дмитрий Валерьевич

4. ВЫВОДЫ

1. Синтетические полимерные материалы: лак ФЛ-98, эмали ПФ-115 и MJ1-12, клей «Лейконат», пластик АБС-2020-31, полистирол УПС-825Д и материалы, содержащие природные полимеры: гетерополимерные композиции хитозана с поливинилпирро-лидоном и поливинилспиртом, привитые сополимеры акрило-нитрила на хитозан, блок-сополимеры хитозана с крахмалом и полиакриламидом, модифицированные хитозаном образцы бумаги, сополимеры крахмала и полиметилакрилата способны использоваться в качестве источника питания микроскопическими грибами. Компаунд ЭЗК-6, герметик УТ-34 и СТЭФ-1 являются грибостойкими, то есть не поддерживают рост грибов

2. Наиболее активными деструкторами лакокрасочных материалов являются грибы: Aspergillus terreus, Alternaria alternata, Pénicillium martensii; клеев, герметиков и пластиков - Aspergillus terreus, Chaetomium globosum, Pénicillium cyclopium, Trichoderma viride\ хитозана и полимеров на его основе — Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, Aspergillus terreus, Pénicillium funiculosum, Pénicillium ochro-chloron, Pénicillium sp.HY-12, Paecilomyces sp.HY-10, Trichoderma viride; сополимеров крахмала и полиметилакрилата - Aspergillus oryzae и Paecilomyces variotii.

3. Действие микроскопических грибов - активных деструкторов приводит к ухудшению таких свойств полимеров как разрушающее напряжение и характеристическая вязкость.

УТ-34 проявляют устойчивость к воздействию факторов климатического старения.

6. Установлено, что в деструкции полимерных материалов на основе крахмала и полиметилакрилата грибами Aspergillus oryzae и Paecilomyces variotii принимают участие главным образом их внеклеточные эстеразы, тогда как амилазы этих грибов в значительной степени инактивируются одним из компонентов композиции.

8. Одним из способов повышения устойчивости полимерных композиций к действию плесневых грибов может быть модификация их состава за счёт введения ингредиентов, обладающих фунги-цидностью, в частности аммиачного комплекса кобальта и персульфата аммония.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Кряжев, Дмитрий Валерьевич, Нижний Новгород

1. Абрамова Н. Ф., Шкулова Г. А., Астахова JL С., Шашалович М. П. Влияние старения на грибостойкость пластмасс // Биоповреждения: Тез. докл. 2-й Всесоюз. конф. по биоповреждениям: В 2 ч. Горький, 1981. Ч. 1.С. 35-37.

2. Абызов С. С., Белякова JI. А. Мицелиальные грибы из толщи ледника центральной Антарктики // Изв. АН СССР. Сер. биол. 1982. № 3. С. 432-436.

3. Актуганов Г.Э., Мелентьев А.И. Внеклеточный комплекс хитинолити-ческих ферментов штамма Bacillus sp. 739 II «Новые достижения в исследовании хитина и хитозана»: Материалы 6-й Международной конференции, 2001. С. 340-343.

4. Андреюк Е. И., Билай В. И., Коваль Э. 3., Козлова И. А. Микробная коррозия и её возбудители. Киев: Наукова Думка, 1980. 287 с.

5. Анисимов А. А., Семичева А. С., Смирнов В. Ф. Влияние некоторых фунгицидов на дыхание гриба Aspergillus niger II Сб. «Физиология и биохимия микроорганизмов». Горький, 1975. С. 85-91.

6. Анисимов А. А., Смирнов В. Ф., Семичева А. С., Чадаева Н. И. Инги-бирующее действие фунгицидов на ферменты ЦТК. // Сб. «Цикл три-карбоновых кислот и механизм его регуляции». М.: Наука, 1977. С. 19-20.

7. Анисимов А. А. Биохимические основы грибостойкости полимерных материалов // Микроорганизмы и низшие растения — разрушители материалов и изделий. М., 1979. С. 16-28.

8. Анисимов А. А., Смирнов В. Ф. Биоповреждения в промышленности и защита от них. Горький: Горьк. ун-т, 1980. 81 с.

9. Анисимов А. А., Смирнов В. Ф., Фельдман М. С., Семичева А. С., Толмачёва Р. Н., Тарасова Н. А., Солдатова Н. К. Биологическая коррозиянекоторых полимерных материалов и защита от неё // Противокоррозионная защита материалов. Горький, 1983. С.24-35.

10. Ю.Анисимов А. А., Александрова И. Ф. О биохимических механизмах действия фунгицидов // Биоповреждения в промышленности. Горький, 1983. С. 7-17.

11. П.Анисимов А. А. Процессы повреждений материалов микроорганизмами // Экологические основы защиты от биоповреждений. М., 1985. С. 95-105.

12. Анисимов А. А., Веселов А. П., Семичева А. С. Биохимия и биокоррозия. Горький, 1987. 64 с.

13. Анисимов А. А., Семичева А. С. Биоповреждения полимерных материалов, используемых в приборо- и машиностроении // Сб. «Биоповреждения и методы оценки биостойкости материалов». М.,1988. С. 32-39.

14. М.Бабенко А. Ю., Дмитриева Е. Ю., Шелегедин В. Н. Исследование экзогенного препарата хитиназы высокой активности, продуцируемой Vibrio sp. XI/ Биотехнология, 1999. № 3. С. 31-38.

15. Багданавичене 3. П., Лугаускас А. Ю., Репечкене Ю. П., Григайтите Л. М. Распространение микроорганизмов на полимерных материалах в естественных условиях // Биологическое повреждение материалов. Вильнюс, 1979. С. 18—22.

16. Безбородое А. М., Астапович Н. И. Секреция ферментов у микроорганизмов. М.: Наука, 1984. 72 с.

17. Билай В. И., Коваль Э. 3. Грибы, вызывающие коррозию // Биологические повреждения строительных и промышленных материалов. Киев, 1978. С. 19-21.

18. Билай Т. И. Термостабильные ферменты грибов. Киев: Наукова думка, 1979. 246 с.

19. Билай В. И., Билай Т. И., Мусич Е. Г. Трансформация целлюлозы грибами. Киев: Наукова думка, 1982. 295 с.

20. Билай В. И. Методы экспериментальной микологии. Киев: Наукова думка, 1982. 550 с.

21. Билай В.И., Коваль Э.З. Аспергиллы. Киев: Наукова думка, 1988. 204 с.

22. Благник Р., Занова В. Микробиологическая коррозия: Пер. с чеш. М.; Л.: Химия, 1965. 222 с.

23. Боровиков В. П. Программа Statistica для студентов и инженеров. М.: Компьютер-пресс, 2001. 301 с.

24. Бочаров Б. В. Химическая защита строительных материалов от биологических повреждений // Биоповреждения в строительстве. М., 1984. С. 96-104.

25. Бочаров Б. В., Герасименко А. А., Коровина И. А. Биостойкость материалов. М., 1986. 206 с.

26. Бочева С. С. Изменение интенсивности дыхания гриба Aspergillus oryzae в зависимости от состава питательной среды // Изв. Сев.-Кавказского науч. центра высш. школы. Сер. естественных наук. 1974. № 33. С. 82-83.

27. Васильев О. Д, Ерофеев В. Т., Карташов В. Р., Морозов Е. А., Светлов Д. А., Смирнов В. Ф., Стручкова И. В. Противодействие биоповреждениям. С.-Пб.: Софт-Протектор, 2004. 49 с.

28. Васнев В. А. Биоразлагаемые полимеры // Высокомолекулярные соединения. 1997. Сер. Б., Т. 39, № 12. С. 2073-2086.

29. Вербина И. М. Влияние четвертичных аммониевых соединений на микроорганизмы и их практическое использование // Микробиология. 1973. Т. 5, №2. С. 45^18.

30. Гейл Э. П., Кандлифф Э. В. Молекулярные основы действия антибиотиков. М.: Мир, 1975. 500 с.

31. Герасименко А. А. Защита от коррозии, старения и биоповреждения машин, оборудования и сооружений. Справ.: Т 1. М.: Машиностроение, 1987. 688 с.

32. Горленко М. В. Микробное повреждение промышленных материалов // Микроорганизмы и низшие растения — разрушители материалов и изделий. М., 1979. С. 10-16.

33. Горленко М. В. Курс низших растений. М.: Высш. шк., 1981. 504 с.

34. Горленко М. В. Некоторые биологические аспекты биодеструкции материалов и изделий // Биоповреждения в строительстве. М., 1984. С. 9-17.

35. Горшин С. Н. Грибные поражения древесины и способы борьбы с ними // Микроорганизмы и низшие растения — разрушители материалов и изделий. М., 1979. С. 154-163.

36. Горшин С. Н. Экологические аспекты биоразрушений и конструкционные меры защиты деревянных строений // Биоповреждения в строительстве. М., 1984. С. 84-102.

37. Гусарова JI. А., Витринская А. М. Дыхание и дегидрогеназная активность Candida tropicalis в присутствии фурфурола // Прикладная биохимия и микробиология. 1970. Т. 6, № 2. С. 161-167.

38. Дзумедзей Н. В., Синдеева JI. А., Федоченко M. М. Биодеструкция полимерных материалов на основе диэтиленгликольбисаллилкарбоната // Пластические массы. 1994, № 2. С. 37-39.

39. Долежел Б. Коррозия пластических материалов и резин. М.: Химия, 1964. 284 с.

40. Дормидонтова О. В., Смирнов В. Ф., Смирнова JI. А. Возможность получения водорастворимых олигомеров хитозана с помощью микроми-цетов // Биотехнология, 2002. № 6. С. 27-34.

41. Дормидонтова О. В. Экологические и физиолого-биохимические аспекты процесса биодеструкции хитозана микроскопическими грибами: Автореф. дис. канд. биол. наук: 03.00.16\0. В. Дормидонтова. Н. Новгород, 2003. 24 с.

42. Дрозд Г. Я. Микроскопические грибы как фактор биоповреждений жилых, гражданских и промышленных зданий. Макеевка: Б. И., 1995. 18 с.

43. Евсеева Н. В., Ефимова О. Г., Ефимова Н. А. Поражение волокон хлопка микроорганизмами // Изв. вузов. Технологии текстильной промышленности. № 5. 1996. С. 13-16.

44. Ежов В. А., Безбородов С. И., Санцевич Н. И. О регуляции биосинтеза внеклеточных фосфогидролаз у Pénicillium brevicompactum // Микробиология. 1978. Т. 47. Вып. 4. С. 665-671.

45. Ермилова И. А. Теоретические и практические основы микробиологической деструкции химических волокон. М.: Наука, 1991. 248 с.

46. Ерухимович С. 3., Рудакова А. К. О микробиологическом влиянии на физико-механические и электрические характеристики поливинилхлоридного пластиката // Кабельная техника. 1977. Вып. 4, № 146. С. 10-12.

47. Жиряева Е. В., Ермилова И. А., Комарова Т. И., Каневская И. Г. Деструкция синтетического волокна нитрон под влиянием некоторых мик-ромицетов // Микология и фитопатология. 1991. Т. 25, № 2. С. 141-146.

48. Жиряева Е. В., Платонова Н. В., Емилова И. А. Исследование биодеструкции волокна на основе акрилонитрила // Микология и фитопатология. 1992. Т. 26, вып. 1.С. 35—41.

49. Звягинцев Д. Г. Взаимодействие микроорганизмов с твёрдыми поверхностями. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1973. 175 с.

50. Иванова С. Н. Фунгициды и их применение // Труды Всесоюзного химического общества им. Д. И. Менделеева. 1964. Т.9. С. 56-65.

51. Иванов Ф. М., Горшин С. Н. Биоповреждения в строительстве. М.: Стройиздат, 1984. 320 с.

52. Иванов А. Ю., Вагабов В. М., Фомченков В. М., Кулаев И. С. Исследование влияния полифосфатов клеточной оболочки на чувствительность дрожжей Засскаготусеъ сагьЪег^етъ II Микробиология. 1996. Т. 9. С. 56-65.

53. Идессис В. Ф., Рамазанова С. С., Шток Д. А. Биологическое разрушение некоторых материалов грибами // Альгофлора и микофлора Средней Азии. Ташкент, 1976. С. 295-297.

54. Ильина А. В., Татаринова Н. Ю., Варламов В. П., Албулов А. И. Низкомолекулярный растворимый хитозан // «Новые перспективы в исследовании хитина и хитозана»: Материалы V конференции. Москва-Щёлково: Наука, 1999. С. 257-259.

55. Ильина А. В., Варламов В. П. Энзимология синтеза и деградации хитина и хитозана // Хитин и хитозан. Получение, свойства и применение. М.: Наука, 2002. С. 79-90.

56. Ильичёв В. Д. На стыке экологии и техники // Биоповреждения в строительстве. М., 1984. С. 4-9.

57. Ильичёв В. Д., Бочаров Б. В., Горленко М. В. Экологические основы защиты от биоповреждений. М.: Наука, 1985. 172 с.

58. Ильичёв В. Д. Биоповреждения. М.: Высшая школа, 1987. 352 с.71 .Ильичёв В. Д. Техническая экология — проблема биоповреждений. Тезисы докладов конференции «Биоповреждения в промышленности»: В 2 ч. Пенза, 1994. Ч. 2. С. 49.

59. Кадыров Ч. Ш. Гербициды и фунгициды как антиметаболиты ферментативных систем. Ташкент: ФАН, 1970. 77 с.

60. Каневская И. Г. Биологическое повреждение промышленных материалов. Л.: Наука, 1984. 232 с.

61. Каневская И. Г., Орлова Е. И. Микофлора полимерных материалов и особенности её формирования // Микология и фитопатология. 1983. Т. 17, Вып. 3. С. 189-192.

62. Каравайко Г. И. Биоразрушение. М: Наука, 1976. 50 с.

63. Карапетян А. А., Абрамян Д. Г., Казарян Г. А., Киракосян Н. Д. О гри-бостойкости полимерных клеев // 2-я Всесоюзная конференция по биоповреждениям: В 2 ч. Горький, 1981. Ч. 1. С. 40.

64. Карасевич Н. Ю. Экспериментальная адаптация микроорганизмов. М.: Наука, 1975.179 с.

65. Кириллова Л. М. Инвертазная активность сахарозотолерантных и ос-мофильных микромицетов // Прикладная биохимия и микробиология. 1997. Т. 33, № 1.С. 49-52.

66. Кириленко Т.С. Атлас родов почвенных грибов. Киев: Наукова Думка, 1977. 128 с.

67. Коваль Э. 3., Михтенштейн В. Н. Зарастание ситаллов грибами при пониженных температурах // Биоповреждения. Горький. 1981. Ч. I. С. 85-86.

68. Коваль Э. 3., Сидоренко А. И., Сидоренко Л. П. Зависимость грибо-устойчивости лакокрасочных покрытий от их гидрофобности // Микро-биол. журн. 1987. Т. 7, № 6. С. 49-54.

69. Коваль Э. 3., Сидоренко А. И. Повреждение грибами лакокрасочных покрытий на металлах И Микробиол. журн. 1989. Т. 49, № 3. С. 81-84.

70. Коваль Э. 3., Сидоренко Л. П. Микодеструкторы промышленных материалов. Киев: Наукова думка, 1989. 192 с.

71. Ковальский Ю. В. Микробиологическая оценка стойкости лакокрасочных покрытий для условий биотехнологического производства // Тезисы докладов конференции «Биоповреждения в промышленности»: В 2 ч. Пенза, 1994. Ч. 1. С. 35-37.

72. Кондратюк Т. А., Коваль Э. 3., Рой А. А. Поражение микромицетами различных конструкционных материалов // Микробиол. журн. 1986. Т. 48, № 5. С. 57-60.

73. Коровина И. А., Полякова А. В., Шавлохова Г. Н., Сабун Е. А. Грибо-стойкость неметаллических материалов в природных условиях // «Биоповреждения в промышленности»: Межвуз. сб. Горький, 1983. С. 75-78.

74. Кочетов Г. А. Практическое руководство по энзимологии. М.: Высшая школа, 1980. С. 5-49.

75. Кулик Е. С., Виноградова Л. М., Карякина М. И. Влияние метаболитов грибов на физико-механические свойства лакокрасочных покрытий // Биологические повреждения строительных и промышленных материалов. Киев: Наукова думка, 1978. С. 63-67.

76. Кулик Е. С., Карякина М. П., Виноградова Л. М. Роль изучения экологии грибов в определении грибостойкости лакокрасочных покрытий // Микроорганизмы и низшие растения — разрушители материалов и изделий. М., 1979. С. 90-96.

77. Кулик Е. С. Биостойкость лакокрасочных покрытий // Биоповреждения в строительстве. М., 1984. С. 276-290.

78. Куманова О. Д., Ивченко Г. М. Руководство по практическим занятиям по биологической химии. М.: Медицина, 1974. 724 с.

79. Кучерявых П. С. Хитинолитическая активность некоторых мицелиаль-ных грибов продуцентов гидролаз // Тезисы докладов 6-й молодёжной научной конференции «Актуальные проблемы биологии и экологии». Сыктывкар, 1999. С. 120-121.

80. Литвинов М. А. Определитель микроскопических почвенных грибов. Ленинград: Наука, 1967. 304 с.

81. Лугаускас А. Ю., Репечкене Ю. П. Микроскопические грибы, повреждающие полимерные материалы в естественных условиях // Биологическое повреждение материалов. Вильнюс, 1979. С. 65-71.

82. Лугаускас А. Ю., Стакишайтите Р. В. Изучение грибов, населяющих материалы, применяемые в радиотехнической промышленности // Биологическое повреждение материалов. Вильнюс, 1979. С. 72-78.

83. Лугаускас А. Ю., Гргайтите Л. М., Репечкене Ю. П., Шляужене Д. Ю. Видовой состав микроскопических грибов и ассоциации микроорганизмов на полимерных материалах // Актуальные вопросы биоповреждений. М.: Наука, 1983. С. 71-77.

84. Лугаускас А. Ю., Микульскене А. Н., Шляужене Д. Ю. Каталог микромицетов-биодеструкторов полимерных материалов М.: Наука, 1987.340 с.

85. Лугаускас А. Ю. Микромицеты окультуренных почв Литовской ССР. Вильнюс: Мокслас, 1988. 264 с.

86. Малкин А.Я., Акдский Л.Л., Коврина В.В. Методы измерения механических свойств полимеров. М.: Химия, 1978. 336 с.

87. Мельников Н. Н. Химия пестицидов. М., 1968. 495 с.

88. Милова Н. М. Динамика образования щавелевой кислоты дере-воразрушающими грибами в культуре // Микология и фитопатология. 1973. Т. 7, №6. С. 512-514.

89. Мирчник Т. Г. Почвенная микология. М.: Изд-во Московского университета, 1976. 206 с.

90. Михайлова Р. В., Сапунова JI. И., Колесникова С. С. Зависимость ферментативной активности грибов рода Penicillium от источника питания // Контроль и управление биотехнологическими процессами. Горький. 1985. С. 68.

91. Муццарелли Р. А. А. Хитозан per os от пищевой добавки к лекарственному средству. Н. Новгород: ООО «Олигофарм», 2001. 372 с.

92. Мюллер Э., Лёфлер В. Микология. М.: Мир, 1995. 343 с.

93. Наплекова Н. Н., Абрамова Н. Ф. О некоторых вопросах механизма воздействия грибов на пластмассы // Известия СО АН СССР. Серия биология. 1976. № 3. С. 21-27.

94. Негруцкий С. Ф., Синелыцикова 3. И. Повреждение древесины дереворазрушающими грибами и меры её защиты // Биологические повреждения строительных материалов. Киев: Наукова думка, 1978. С. 169-172.

95. Новикова Н. Д. Влияние микробного фактора на полимерные материалы, оснащение и оборудование, используемые в пилотируемых космических аппаратах // Тез. докл. конф. «Биоповреждения в промышленности»: В 2 ч. Пенза, 1994. Ч. 2. С. 24-25.

96. Нюкша Ю. П. Действие на бумагу продуктов обмена веществ грибов // Проблемы биологических повреждений и обрастаний. М.: Наука, 1972. С. 55-70.

97. Нюкша Ю. П. Биологическое повреждение бумаги и книг // Проблемы биологических повреждений и обрастаний. М.: Наука, 1972. С. 78.

98. Нюкша Ю. П. Условия образования сообществ грибов на бумаге // Микроорганизмы и низшие растения — разрушители материалов и изделий. М., 1979. С. 215-217.

99. Нюкша Ю. П. Антропогенные экологические сообщества деструкторов полиграфической продукции // Тезисы докладов конференции «Биоповреждения в промышленности»: В 2 ч. Пенза, 1994. Ч. 2. С. 32.

100. Нюкша Ю. П. Жизнь на антропогенных субстратах как новая экологическая ниша // Современные проблемы биологических повреждений материалов. Пенза, 2002. С. 5-7.

101. Орлов В. Г., Клячко Е. В., Шакулов Р. С. Некоторые характеристики рибосом микромицетов после прекращения роста культур // Биохимия. 1974. Т. 39. Вып. 2. С. 426-431.

102. Павлов Н. Н. Старение пластмасс в естественных и искусственных условиях. М.: Химия, 1982. 224 с.

103. Панкратов А. Я. Микробиология. М.: Колос, 1971. 272 с.

104. Панфилова 3. И., Дужак А. Б., Салганик Р. И. Ферментный препарат хитиназа // Научн.-прикл. разраб.: (Генетика, селекция, биотехнология). Новосибирск: Ин-т цитологии и генетики СО РАН. 1997. С. 81.

105. Паутените JI. П., Лугаускас А. Ю. Распространение меланинсо-держащих микромицетов на полимерных материалах // 2-я Всесоюзная конференция по биоповреждениям: В 2 ч. Горький, 1981. Ч. 1. С. 31-32.

106. Пашкявичус А. Ю., Лугаускас А. Ю. Грибы в процессах повреждения древесины // Тезисы докладов конференции «Биоповреждения в промышленности»: В 2ч. Пенза, 1993. Ч. 2. С. 13-14.

107. Пашкявичус А. Ю. Дрожжевые грибы и их биологические особенности при функционировании на разных субстратах: Автореф. дис. д. биологич. наук: 03.00.16\А. Ю. Пашкявичус. Вильнюс, 1993. 34 с.

108. Пирузен Л. А. Действие физиологически активных соединений на биологические мембраны. М.: Наука, 1974. 235 с.

109. Покровская Ю. В. Микромицеты на документах в библиотеках, архивах и музеях. Автореф. дис. канд. биол. наук: 03.00.16\Ю. В. Покровская. С.-Пб. 1995. 22 с.

110. Покровская Е. Н. Химико-физические основы увеличения долговечности древесины. М.: АСВ, 2003. 100 с.

111. Пруденко М. М., Соломахина В. М. Состояние изучения мико-биоты Каневского заповедника // Заповед. справа. Украини. 1996. С. 17-19.

112. Ребрикова Н. Л., Назарова О. Н., Дмитриева М. Б. Микромицеты, повреждающие строительные материалы в исторических зданиях, и методы контроля // Конференция «Биологические проблемы экологического материаловедения»: Материалы конф. Пенза, 1995. С. 59-63.

113. Репечкене Ю. П. Выделение и характеристика стрептомицетов, развивающихся в комплексах микроорганизмов на полиамидных материалах // Выделение, идентификация и хранение микромицетов и других микроорганизмов. Вильнюс, 1990. С. 138-141.

114. Розенталь Н. К. Биокоррозия канализационных коллекторов и их защита // Тез. докл. конф. «Биоповреждения в промышленности»: В 2 ч. Пенза, 1994. Ч. 2. С. 54-55.

115. Ротенберг Ю. С., Кольман Г. П. Ингибирование процессов дыхания и фосфорилирования производных малеимида // Биохимия. 1985. Т. 40, №3. С. 489-496.

116. Рубан Е. JL, Казанина Г. А., Петрова JI. Я., Селезнёва А. А. Сравнительное изучение свойств липаз микробного происхождения // Прикладная биохимия и микробиология. 1976. Т. 12, № 4. С. 537-542.

117. Рудакова А. К. Микробная коррозия полимерных материалов, применяемых в кабельной промышленности, и способы её предупреждения: Автореф. дис. канд. биол. наук: 03.00.16VA. К. Рудакова. М., 1969. 27 с.

118. Рудакова А. К. Поражение микроорганизмами полимерных материалов и способы их предупреждения // Микроорганизмы и низшие растения — разрушители материалов и изделий. М., 1979. С. 28—33.

119. Садаускас К. К., Лугаускас А. Ю., Микульскене А. И. Влияние постоянного и импульсного низкочастотного магнитного поля на микроскопические грибы // Микология и фитопатология. 1987. Т. 21, Вып. 2. С. 160-163.

120. Сергеева Л. Е., Заботин К. П. Долговечность защиты бумаги три-бутилоловометакрилатсодержащим сополимером // Биохимические основы защиты промышленных материалов от биоповреждений. Н. Новгород: Изд-во Нижегородского ун-та, 1991. С. 29-33.

121. Сергеева Л. Е. Роль абиотических факторов при биоповреждении целлюлозы // Тезисы докладов конференции «Биоповреждения в промышленности»: Пенза, 1994. Ч. 1. С. 4-5.

122. Серкова Т. А., Смирнов В. Ф. Изменение диэлектрических характеристик некоторых радиотехнических изделий вследствие биоповреждений плесневыми грибами // 2-я Всесоюзная конференция по биоповреждениям: В 2 ч. Горький, 1981. Ч. 1. С. 75-76.

123. Сизова Т. П., Бабьева Е. Н. Экологические и морфологические особенности почвенных микромицетов из разных природных зон // Микология и фитопатология. Т. 15. Вып. 3. 1981. С. 197-200.

124. Смирнов В. Ф., Анисимов А. А., Семичева А. С., Плохута Л. П. Действие фунгицидов на интенсивность дыхания гриба Aspergillus niger и активность ферментов каталазы и пероксидазы // Сб. «Биохимия и биофизика микрорганизмов». Горький, 1976. № 4. С. 9-13.

125. Смирнов В. Ф., Романова И. А., Китайгора Е. А., Головненко Н. И. Исследование грибостойкости кабельных ПВХ-пластикатов и защита их от биоповреждений // IV Всесоюзная конференция по биоповреждениям: Тез. докл. Н. Новгород, 1991. С. 68-69.

126. Смирнов В. Ф., Семичева А. С., Смирнова О. Н., Перцева А. Д. К вопросу оценки грибостойкости материалов в некоторых отечественных стандартных методах испытаний // Микология и фитопатология. 2000. Т. 34, вып. 6. С. 50-55.

127. Смирнова О. Н. Роль сообществ микромицетов в биоповреждении полимерных материалов на предприятиях агропромышленного комплекса: Автореф. дис. канд. биологич. наук: 03.00.16\0. Н. Смирнова. Н. Новгород, 2000. 26 с.

128. Смирнова JI. А., Семчиков Ю. Д., Тихобаева Я. Г., Пастухова Н. В. Привитая полимеризация метакрилата на хитозан // Высокомолекулярные соединения сер. Б. 2001. Т. 43, № 12. С. 353-356.

129. Соломатов В. И., Селяев В. П. Химическое сопротивление композиционных строительных материалов. М.: Стройиздат, 1987. 264с.

130. Соломатов В. И., Черкасов В. Д., Ерофеев В. Т. Строительные биотехнологии и биокомпозиты. М.: Стройиздат, 1998. 166 с.

131. Соломатов В. И., Ерофеев В. Т., Смирнов В. Ф., Семичева А. С., Морозов Е. А. Биологическое сопротивление материалов. Саранск: Изд-во Мордовского ун-та, 2001. 195 с.

132. Стакишайтите-Инсодене Р. В. Микроскопические грибы — агенты биоповреждений синтетических полимерных материалов, применяемых в радиопромышленности // 2-я Всесоюзная конференция по биоповреждениям: В 2 ч. Горький, 1981. Ч. 1. С. 29-30.

133. Сухарева J1. А., Балавинцева Е. К., Сергиенко Т. Е. Грибостойкие антикоррозионные покрытия для защиты пищевого оборудования // Конференция «Биологические проблемы экологического материаловедения»: Материалы конф. Пенза, 1995. С. 86-89.

134. Сычугова О. В., Колесникова Н. Н., Лихачёв А. Н., Попов А. А. Оценка возможности биодеструкции модифицированного полиэтилена // Материалы конгресса «Биотехнология состояние и перспективы развития»., 2002. С. 313-314.

135. Тарасова Н. А., Смирнов В. Ф., Дринко 3. Н. Исследование биоповреждений материалов, применяемых в радиотехнике // Биоповреждения в промышленности: Межвуз. Тематич. сб. науч. тр. Горький: ГГУ, 1983. С. 52-57.

136. Толмачёва Р. Н., Цендровский Д. В. Исследование устойчивости к действию мицелиальных грибов некоторых конструкционных материалов // Биоповреждения в промышленности: Межвуз. Тематич. сб. науч. тр. Горький: ГГУ, 1983. С. 40-44.

137. Туманов А. А., Филимонова И. А. Фунгицидное действие неорганических ионов на виды грибов рода Aspergillus II Микология и фитопатология. 1976. Т. 10, № 3. С. 141-145.

138. Туркова 3. А. Повреждения некоторых технических материалов грибами // Материалы 1-й Всесоюзной школы по биокоррозии, биоповреждениям, обрастаниям. М., 1976. С. 71-80.

139. Урьяш В. Ф. Термодинамика хитина и хитозана // Хитин и хито-зан. Получение, свойства и применение. М.: Наука, 2002. С. 119-130.

140. Уэбб JI. Д. Ингибиторы ферментов и метаболизма. М.: Мир, 1966. 862 с.

141. Уэйт Д., Кинг Б. Количественная оценка повреждения древесины микроорганизмами // Биоповреждения в строительстве. М., 1984. С. 59-70.

142. Феофилова Е. П. Клеточная стенка грибов. М.: Наука, 1983. 248 с.

143. Феофилова Е. П., Немцев Д. В., Терешина В. М., Козлов В. П. Полиаминосахариды мицелиальных грибов: новые биотехнологии и перспективы практического использования // Прикладная биохимия и микробиология. 1996. Т. 32, № 5. С. 483-492.

144. Хиггинс И. Биотехнология: принципы и применение. М.: Мир, 1988.479 с.

145. Харкевич Е. С., Москаленко Т. М., Сахарова Т. Г., Федченко В. А., Жданова Н. Н. Грибостойкость хитина и хитозана: критерии её оценки // Микология и фитопатология. 2002. Вып. 36, № 1. С. 48-54.

146. Чернецкий В. Н., Нифаньтьев Н. Э. Хитозан вещество XXI века. Есть ли у него будущее в России? // Рос. хим. журн. 1997. Т. 41, № 1. С. 80-83.

147. Шпотюк О. И., Коваль Э. 3., Мруз К. Я., Сидоренко Л. П. Исследование и прогнозирование грибостойкости изделий электронной техники // Тез. докл. конф. «Биоповреждения в промышленности»: Пенза, 1994. С. 33-35.

148. Элланская И. А., Соколова Е. В., Курченко И. Н. Влияние микроэлементов на морфогенез некоторых видов грибов рода Fusarium II Микробиология. 1993, № 55. С. 19-28.

149. Яскелявичус Б. Ю., Мачюлис А. Н., Лугаускас А. Ю., Репечкене Ю. П., Григайтите Л. М. Изменение механических свойств синтетических материалов, испытываемых в натурных условиях // Биологическое повреждение материалов. Вильнюс, 1979. С. 149-159.

150. Ainsworth G. С. Introduction to the history of Mycology. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1976. 359 p.

151. Ak O., Bakir U., Guray T. Production, purification and characterization of chitozanase from Penicillium spinulosum И Biochem. Arch. 1998. V. 14, №4. P. 221-225.

152. Alfonso C., Nuero О. M., Santamaria E. // Curr. Microbiol. 1995. V. 30. P. 49-54.

153. Beulon G. Biodaterioration des ravetements peints // Mater, et. tech. 1990. V. 78. P. 14-16.

154. Booth G. H. Microbiological corrosion. London: Mills and Boon Ltd. 1971. 63 p.

155. Burnett J. Fundamentals of Mycology. London: Arnold. 1976. 673 p.

156. Coretzki J. Microbiologische Einflüsse auf nichtmetallischanor-ganische Baustoffe // Bauzeitung. 1988. V. 42, № 3. P. 109-112.

157. Cremlin R. J. The mode biochemical action of some well-known fungicides // Herbic. and Fungic. — Factors Activ. Proc. Symph. 1977. P. 22-34.

158. Davis В., Eveleigh D. E. // In: Chitin, Chitosan and Related Enzymes. J.P. Zikakis ed. Orlando. Academic Press. 1984. P. 161-179.

159. Deacon J. W. Introduction to Modern Mycology. Biackwell, Oxford etc., 1979. 282 p.

160. Dinter S., Bunger U., Siefert E. // In: Advan. Chitin Sei. M. G. Peter, A. Domard, R. A. A. Muzzarelli, eds. Potsdam. University of Potsdam. 2000. V. 4. P. 506-510.

161. Domsch K.H., Gams W., Anderson T.N. Compendium of soil fungi. London: Acad. Press, 1980. 895 p.

162. Fraderio G., Albo S., Zanardini E., Sorlini C. Research on chromatic alternation of marbles from the fountain of Villa Litta // 6th Int. Symp. Mi-crob. Ecol. Barcelona, 1992. P. 291.

163. Gamzazade A.I., Shlimak V.M., Skljar A.M., Stykova E.V., Pavlova S.A., Rogozin S.V. //Acta Polymerica. 1985. V. 36. №8. P. 421-424.

164. Gao X. D., Katsumoto Т., Onodera K. // J. Biochem. 1995. V. 117. P. 257-263.

165. Gravitz A. La chitine une ancienne substanse mecconue // Chimie. 1975. 1546. P. 33-34.

166. Haraguchi Т., Hayashi E., Takahachi V. Etal. Degradation of lignin-related polystirene derivatives by soil microflora and micromonospora sp. // Proc. 4th Intern. Biodeterior. Symp. L., 1980. P. 123-126.

167. Huber R., Stohr J., Hohenhaus S., Rachel R., Burgraf S., Jannasch H., Stetter K. Thermococcus chitonofagus sp. nov., a novel, chitin-degrading, hydrothermal vent environment // Arch. Microbiol. 1995. V. 164, № 4. P. 255-264.

168. Jackson D. Т., Saunders V. A., Gooday G. V., Humphereys A. M. Chitinase activities from yeast and hyphal calls of Candida albicans // My-col. Res. 1996. V. 100, № 3. p. 321-327.

169. Kafetzopoulos D., Martinou A., Bouriotis V. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1993. V. 90. P. 2564-2568.

170. Kodaira R., Shimosaka M., Okazaki M. Purification and characterization of chitosanase and exo-p-D-glucosaminidase from a koji mold, Aspergillus oryzae IAM2660 // Biosci., Biotechnol. and Biochem. 2000. Vol. 64, №9, P. 1896-1902.

171. Kopecnu J., Hodrova B. // Folia Microbiol. 2000. V. 45. P. 465-468.

172. Kusher D. J. Extreme environments // Contemporaryy microbial ecology. L.: Acad, press. 1980. P. 29-54.

173. Lorcks J., Pommeranz W. Пат. Германии № 19513237, МКИ 6 С 08L 67/02, 1996.

174. Lowry O. H., Rosbraigh N. J., Farr A. L. Protein measurement with the folinphenol reagent//J. Biol. Chem. 1951. V. 193, № 2. P. 265-275.

175. Muzzarelli R. A. A. Chitin. Oxford; N.-Y.; Toronto; Sudney; Paris; Francfurt: Pergamon Press, 1997. 309 p.

176. Ostrowski R., Meyer B., Fischer G., Bey M., Weinshoff-Houben M.,

177. Dott W. Occurence of Air-borne and Dust-bound Moulds in Indoor environment // Zentralbl. Hyg. und Umweltmed. 1997. V. 199, № 5. P. 451^152.

178. Park Jong-Chul, Matsuoka Hideaki. Takatori Kosuke, Kurata Hiroshi. Adaptation of Aspergillus niger to acidic conditions and its relationship to salt stress and miconazole // Mycol. Res. V. 100, № 7. 1996. P. 869-874.

179. Pirth S. J. Microbial degradation of synthetic polymers // Chem. Technol. And Biotechnol. 1980. Vol. 30, № 4. P. 176-179.

180. Raetz E., Leuba J.-L., Giambatista D., Federici F., Fenice M. Chiti-nolytic enzymes production by Penicillium janthinellum // Soc. Des Produits Nestle S. A. № 97201833.7. 1997.

181. Raper K.B., Thom Ch., Fennel D.I. A manual of the Penicillia. Balti1 more: Williams and Witkins, 1949. 875 p.

182. Roberson D. D. The evluation of paper permanence and durability // Tappi. 1976. V. 59, № 12. P. 63-69.

183. Ronay Dezzo. A biological es ezen belul a mikokorrosio nemzetgaz-dasadi jelentosege // Magy. Kem. Lap. 1991. V. 46, № 1. P. 7-8.

184. Ross R. T. Biodeterioration of paint and films // J. Paint. Technol. 1969. №41. P. 266-274.

185. Rosenberg S. L. Cellulose and lignocellulose degradation by thermophilic and thermotolerant fungi // Micologia. 1978. V. 70, № 1. P. 1-13.

186. Saad R. R. Fungi of biodeteriorated paint film and thier cellulolytic actiwity // Zbl. mocrobiol. 1992. V. 147, № 6. P. 427^30.m

187. Sadurska J., Kowalik R. Experiments on Control of sulphur bacteria active in Biological Corrosion of Stone // Acta Microbiol. Polonica. 1966. V. 15, №2. P. 199-201.

188. Savitha J., Subramanian C. V. Composition and enzyme activities in Aspergillus flavipes grown on crude petroleum oil and glucose // Curr. Sci. (India). 1995. Vol.69, № 7. P. 596-600.

189. Shoji O., Tadatosi K., Yuzuru M., Akikazu A. Purification and some properties of chitosanase of Nocardioides sp. II J. Gen. And Appl. Microbiol. 1995. V. 41, № 4. P. 351-357.

190. Sietsma J. H., Wosten H. A. B., Wessels J. G. H. Cell wall growth and protein secretion in fungi // Can. J. Bot. 1995. Vol. 73. Suppl. 1 Sec. A-D. P. 388-395.

191. Simonovicova A., Francova E., Vybohova M. Microfiingi of acidifi-cated region of Banska Stiavnica Sobov // Miner, slov. V. 28, №. 5. 1995. P. 355-356.

192. Tirpac G. Microbial degradation of plasticized P.V.C. II Sp. J. 1970. V. 26, № 7. P. 26-30.

193. Tsigos I., Bouriotis V. // J. Biol. Chem. 1995. 1995. V. 270. P. 26286-26291.

194. Ulhoa C. J., Peberdy J. F. Trichoderma harizanum. Regulation of chitinase synthesis in Trichoderma harizanum I I J. Gen. Microbiol. 1991. V. 137, №9. P. 2163-2169.

195. Ykie S., Jungi S., Takeshi O. What do the characteristic similarities of cellulose and chitin mean? // IAWA Journal. 1994. Vol. 15, № 3. P. 219-222.

196. Zechmeister L., Toth G. // Enzymologia. 1939. V. 7, № 170. P. 114.

Информация о работе

Кряжев, Дмитрий Валерьевич
кандидата биологических наук
Нижний Новгород, 2005
ВАК 03.00.16

Диссертация

Экологические и физиологические аспекты деструкции микромицетами композиций с регулируемой грибостойкостью на основе природных и синтетических полимеров - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы