Особенности деструкции полилактида в присутствии представителей рода Bacillus

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В работе показано, что микроорганизмы рода Bacillus по-разному воздействуют на деструкцию упаковочного материала из полилактида. Деструкцию проводили на агаризованной среде при температуре 55°C и рН 5.9 в течение 14 сут. Впервые обнаружено, что при инкубации с культурой B. licheniformis S8 абиотический гидролиз значительно замедляется и проходит параллельно с основным ‒ ферментативным с последовательным отщеплением мономерных звеньев от конца макромолекулы и образованием низкомолекулярных продуктов, используемых микроорганизмами в качестве субстрата, что способствует уменьшению массы полилактида на 5.1% при сохранении его молекулярной массы и снижении дисперсности молекулярных масс. В присутствии бактерий B. amyloliquefaciens, B. subtilis subsp. spizizenii и B. subtilis subsp. inaquosorum масса полимера не снижалась, однако значительно уменьшалась молекулярная масса, как при абиотическом гидролизе.

Об авторах

В. В. Миронов

Институт микробиологии им. С.Н. Виноградского, Федеральный исследовательский центр
“Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: 7390530@gmail.com
Россия, 119071, Москва

Е. С. Трофимчук

Химический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова

Email: 7390530@gmail.com
Россия, 119991, Москва

В. В. Острикова

Институт микробиологии им. С.Н. Виноградского, Федеральный исследовательский центр
“Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук

Email: 7390530@gmail.com
Россия, 119071, Москва

А. В. Плуталова

Химический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова

Email: 7390530@gmail.com
Россия, 119991, Москва

М. А. Москвина

Химический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова

Email: 7390530@gmail.com
Россия, 119991, Москва

А. А. Щелушкина

Институт микробиологии им. С.Н. Виноградского, Федеральный исследовательский центр
“Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук

Email: 7390530@gmail.com
Россия, 119071, Москва

Е. В. Черникова

Химический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова

Email: 7390530@gmail.com
Россия, 119991, Москва

Д. Ш. Соколова

Институт микробиологии им. С.Н. Виноградского, Федеральный исследовательский центр
“Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук

Email: 7390530@gmail.com
Россия, 119071, Москва

Список литературы

  1. Миронов В.В., Трофимчук Е.С., Загустина Н.А., Иванова О.А., Вантеева А.В., Бочкова Е.А., Острикова В.В., Чжан Ш. Твердофазная биодеградация полилактида (обзор) // Прикл. биохимия и микробиология. 2022. Т. 58. С. 537‒550.
  2. Mironov V.V., Trofimchuk E.S., Zagustina N.A., Ivanova O.A., Vanteeva A.V., Bochkova E.A., Ostrikova V.V., Zhang S. Solid-phase biodegradation of polylactide (review) // Appl. Biochem. Microbiol. 2022. V. 58. P. 537‒550.
  3. Соколова Д.Ш. Образование биоэмульгаторов и поверхностно-активных веществ галотолерантными и термотолерантными штаммами Bacillus licheniformis S10 и S8 // Материалы Cедьмого московского межд. конгресса “Биотехнология: состояние и перспективы развития”. Москва. 19–22.03.2013. Ч. 2. С. 206.
  4. Belbella A., Vauthier Ch., Fessi H., Devissaguet J.-Ph., Puisieux F. In vitro degradation of nanospheres from poly(D,L-lactides) of different molecular weights and polydispersities // Int. J. Pharmaceut. 1996. V. 129. P. 95‒102.
  5. Mironov V., Vanteeva A., Sokolova D., Merkel A., Nikolaev Y. Microbiota dynamics of mechanically separated organic fraction of municipal solid waste during composting // Microorganisms. 2021a. V. 9. Art. 1877.
  6. Mironov V., Vanteeva A., Merkel A. Microbiological activity during co-composting of food and agricultural waste for soil amendment // Agronomy. 2021b. V. 11. Art. 928.
  7. De Jong S., Arias E., Rijkers D., van Nostrum C., Bosch J.K.-V.D., Hennink W. New insights into the hydrolytic degradation of poly(lactic acid): Participation of the alcohol terminus // Polymer. 2001. V. 42. P. 2795–2802.
  8. Hosni A.S., Pittman J.K., Robson G.D. Microbial degradation of four biodegradable polymers in soil and compost demonstrating polycaprolactone as an ideal compostable plastic // Waste Manag. 2019. V. 97. P. 105–114.
  9. Husárová L., Pekărová S., Stloukal P., Kucharzcy P., Verney V., Commereuc S., Ramone A., Koutny M. Identification of important abiotic and biotic factors in the biodegradation of poly(l-lactic acid) // Int. J. Biol. Macromol. 2014. V. 71. P. 155–162.
  10. Ivleva N.P. Chemical analysis of microplastics and nanoplastics: challenges, advanced methods, and perspectives // Chem. Rev. 2021. V. 121. P. 11886–11936.
  11. Kale G., Auras R., Singh S.P. Comparison of the degradability of poly(lactide) packages in composting and ambient exposure conditions // Packag. Technol. Sci. 2007. V. 20. P. 49–70.
  12. Karamanlioglu M., Preziosi R., Robson G.D. Abiotic and biotic environmental degradation of the bioplastic polymer poly(lactic acid): a review // Polym. Degrad. Stab. 2017. V. 137. P. 122–130.
  13. Lee S.H., Yeo S.Y. Improvement of hydrophilicity of polylactic acid (PLA) fabrics by means of a proteolytic enzyme from Bacillus licheniformis // Fibers and Polymers. 2016. V. 17. P. 1154‒1161.
  14. Mitchell M.K., Hirt D.E. Degradation of PLA fibers at elevated temperature and humidity // Polym. Eng. Sci. 2015. V. 55. P. 1652–1660.
  15. Prema S., Uma Maheswari Devi Palempalli. Degradation of polylactide film by depolymerase from Bacillus amyloliquefaciens // Int. J. Sci. Engin. Res. 2014. V. 5. P. 520–525.
  16. Prema S., Uma Maheswari Devi Palempalli. Degradation of polylactide plastic by PLA depolymerase isolated from thermophilic Bacillus // Int. J. Curr. Microbiol. App. Sci. 2015. V. 4. P. 645–654.
  17. Pantani R., De Santis F., Auriemma F., De Rosa C., Di Girolamo R. Effects of water sorption on poly(lactic acid) // Polymer. 2016. V. 99. P. 130–139.
  18. Richert A., Dąbrowska G.B. Enzymatic degradation and biofilm formation during biodegradation of polylactide and polycaprolactone polymers in various environments // Int. J. Biol. Macromol. 2021. V. 176. P. 226–232.
  19. Schliecker G., Schmidt C., Fuchs S., Kissel T. Characterization of a homologous series of d,l-lactic acid oligomers; a mechanistic study on the degradation kinetics in vitro // Biomaterials. 2003. V. 24. P. 3835–3844.
  20. Stepczyńska M., Rytlewski P. Enzymatic degradation of flax-fibers reinforced polylactide // Int. Biodeterior. Biodegr. 2016. V. 126. P. 160–166.
  21. Yuan J., Ma J., Sun Y., Zhou T., Zhao Y., Yu F. Microbial degradation and other environmental aspects of microplastics/plastics // Sci. Total Environ. 2020. V. 715. Art. 136968.
  22. Zaaba N.F., Jaafar M. A review on degradation mechanisms of polylactic acid: hydrolytic, photodegradative, microbial, and enzymatic degradation // Polym. Eng. Sci. 2020. V. 60. P. 2061–2075.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (3MB)
Метаданные

© В.В. Миронов, Е.С. Трофимчук, В.В. Острикова, А.В. Плуталова, М.А. Москвина, А.А. Щелушкина, Е.В. Черникова, Д.Ш. Соколова, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».