Kazakhstan journal for oil & gas industryKazakhstan journal for oil & gas industry2707-42262957-806XKMG Engineering10870410.54859/kjogi108704Научная статьяПриемы консервации перспективных в нефтяной промышленности бактерий для сохранения биологических свойствКайырмановаГульжан Кайыржановна<p>канд. биол. наук</p>kaiyrman@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8486-0566АсылбекАлишер Ерланулыalisherasilbek162@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0004-0991-5474ИсламоваАида Руслановнаaida.islamovaa@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0004-6923-4160ЕрназароваАлия Кулахметовна<p>канд. биол. наук</p>aliya.yernazarova@kaznu.edu.kzhttps://orcid.org/0000-0001-5195-1795АбитбековаАэлина Улановнаaelinaabitbekova@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0002-1180-2570ШаймерденоваУлжан Турганбеккызыshaimerdenovau@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-7399-7639Казахский национальный университет им. аль-Фараби03042024611101191801202401032024Copyright © 2024, Кайырманова Г.К., Асылбек А.Е., Исламова А.Р., Ерназарова А.К., Абитбекова А.У., Шаймерденова У.Т.2024<p><strong>Обоснование. </strong>Сохранение ценных штаммов бактерий имеет решающее значение для различного научного, промышленного и экологического применения. Нефтеэмульгирующие и нефтевытесняющие свойства микроорганизмов являются потенциально значимыми для биотехнологий, применяющихся в нефтяной отрасли, в частности, в таких направлениях, как биоремедиация, третичное повышение нефтеотдачи. Для снабжения предприятий чистыми культурами микроорганизмов необходимо постоянно поддерживать их в условиях коллекции в активном состоянии, отслеживая сохранность биотехнологических свойств, в связи с чем поддержание штаммов микроорганизмов в рабочем состоянии и сохранение их ценных свойств являются важными условиями практически любой работы с микроорганизмами от первичного изучения до использования их в производстве различных биопрепаратов.</p> <p><strong>Цель.</strong> Статья посвящена изучению приема консервации перспективных в нефтяной промышленности бактерий – модификации метода микрокапсулирования клеток микроорганизмов в альгинатный гель с добавлением глицерина, где глицерин использован в качестве вещества с биостатическим действием.</p> <p><strong>Материалы и методы.</strong> В качестве объектов исследования использованы 8 углеводородокисляющих культур микроорганизмов из коллекции кафедры биотехнологии Казахского Национального Университета им. аль-Фараби: 4 спороносные и 4 неспороносные культуры бактерий. В работе использованы микробиологические методы культивирования и хранения микроорганизмов (в твердых, жидких средах в аэробных условиях), физико-химический метод Купера (определение индекса нефтеэмульгирования), статистические методы.</p> <p><strong>Результаты.</strong> Установлено, что добавление в качестве биостатика глицерина (15% об.) в гелеобразующую матрицу альгината натрия обеспечивает для исследованных бактерий долгосрочную (в течение 6 мес.) жизнеспособность клеток в пределах 88–96% с сохранением функциональности иммобилизованных клеток. Значения индекса нефтеэмульгирования бактерий сохранились на уровне значений до консервации, тогда как при классических методах хранения в течение 6 мес. количество жизнеспособных клеток ниже. Следует отметить, что после шестимесячного хранения в капсулированном виде с глицерином жизнеспособность неспороносных культур – псевдомонад – ниже (88–91%), чем спорообразующих бацилл (95–98%), и такая корреляция наблюдается и для классических методов.</p> <p><strong>Заключение.</strong> Предложенный модифицированный метод консервации на основе микрокапсулирования клеток в альгинатный гель с добавлением глицерина позволил обеспечить долгосрочное хранение бактерий, поддерживая их функциональность и жизнеспособность.</p>microorganismsconservationmicrocapsulationsubcultivationbiosurfactantsbiostaticsмикроорганизмдерсақтаумикрокапсуляциясубкультивациябиосурфактанттарбиостатикмикроорганизмыконсервациямикрокапсулированиесубкультивированиебиосурфактантыбиостатик1.Cui K, Zhang Z, Zhang Z, et al. Stimulation of indigenous microbes by optimizing the water cut in low permeability reservoirs for green and enhanced oil recovery. Sci Rep. 2019;9(1). doi:10.1038/s41598-019-52330-2.2.Singh NK, Choudhary S. Bacterial and archaeal diversity in oil fields and reservoirs and their potential role in hydrocarbon recovery and bioprospecting. Environ Sci Pollut Res. 2021;42:58819–58836. doi:10.1007/s11356-020-11705-z.3.Al-Kaabi N, Disi ZA, Al-Ghouti MA, et al. Interaction between indigenous hydrocarbon-degrading bacteria in reconstituted mixtures for remediation of weathered oil in soil. Biotechnol Rep. 2022;36. doi:10.1016/j.btre.2022.e00767.4.Smyth T, Perfumo A, McClean S, et al. Isolation and Analysis of Lipopeptides and High Molecular Weight Biosurfactants in Handbook of Hydrocarbon and Lipid Microbiology. Berlin: Springer Berlin Heidelberg; 2010. 4200 p.5.Prakash O, Nimonkar Y, Desai D. A Recent Overview of Microbes and Microbiome Preservation. Indian J Microbiol. 2020;60(3):297–309. doi:10.1007/s12088-020-00880-9.6.Alonso S. Novel preservation techniques for microbial cultures. Ojha K, Tiwari S, Brijesh K, editors. Novel Food Fermentation Technologies. Cham: Springer; 2016. P. 7–33.7.She RC, Butler-Wu SM. Procedures for the Storage of Microorganisms. Ledeboer N, Karlowsky J, Carrel CK, Pfaller AM, editors. Manual of Clinical Microbiology, 13th ed. 2023. Washington : ASM Press. P. 1–6.8.Kaiyrmanova GK, Sairanbekova NR, Yernazarova AK, et al. Study of oil-emulsing bacteria with long-term storage. Biological Sciences journal. 2023;1(01):30–38. doi:10.52081/BSJ.2023.v01.i1.004.9.Bircher L, Geirnaert A, Hammes F, et al. Effect of cryopreservation and lyophilization on viability and growth of strict anaerobic human gut microbes. Microb Biotechnol. 2018;11(4):721-733. doi:10.1111/1751-7915.13265.10.Bassani JC, Queiroz Santos VA, Barbosa-Dekker AM, et al. Microbial cell encapsulation as a strategy for the maintenance of stock cultures. LWT. 2019;102:411–417. doi:10.1016/j.lwt.2018.12.058.11.Gbassi GK, Vandamme T, Ennahar S, Marchioni E. Microencapsulation of Lactobacillus plantarum spp in an alginate matrix coated with whey proteins. International Journal of Food Microbiology. 2009;129(1):103–105. doi:10.1016/j.ijfoodmicro.2008.11.012.12.microbeonline.com [Internet]. Bacteriology: Maintenance and Preservation of Organisms [cited 2023 Dec 12]. Available from: https://microbeonline.com/maintenance-and-preservation-of-pure-cultures-of-bacteria/.13.Gudina EJ, Pereira JFB, Costa R, et al. Biosurfactant-producing and oil-degrading Bacillus subtilis strains enhance oil recovery in laboratory sand-pack columns. Journal of Hazardous Materials. 2013;261:106–113. doi:10.1016/j.jhazmat.2013.06.071.14.Volkov AI, Zharskiy IM. Bol'shoy himicheskiy spravochnik. Moscow: Sovremennaya shkola; 2005. 608 p.15.Burkitbay A. editor. Kazakhstan. Natsional'naya entsiklopediya. Aryskumskoye neftegazokondensatnoye mestorozhdeniye. Almaty: Kazak entsiklopediyasy; 2004. P. 266. (In Russ).16.Cooper DG, Goldenberg BG. Surface-Active Agents from Two Bacillus Species. Applied and Environmental Microbiology. 1987;53(2.):224–229. doi:10.1128/aem.53.2.224-229.1987.17.Morikawa M, Hirata Y, Imanaka T. A study on the structurefunction relationship of lipopeptide biosurfactants. Biochim Biophys Acta. 2000;1488(3):211–218. doi:10.1016/s1388-1981(00)00124-4.18.Prakash O, Nimonkar Y, Shouche YS. Practice and prospects of microbial preservation // FEMS Microbiology Letters. Vol. 339, N 1. P. 1-9 doi: 10.1111/1574-6968.12034.19.Boothby TC, Tapia H, Brozena AH, et al. Tardigrades Use Intrinsically Disordered Proteins to Survive Desiccation. Molecular Cell. 2017;65(6):975–984. doi:10.1016/j.molcel.2017.02.018.20.Szulc A, Ambrozewicz D, Sydow M, et al. The influence of bioaugmentation and biosurfactant addition on bioremediation efficiency of diesel-oil contaminated soil: feasibility during field studies. J. Environ. Manage. 2014;132:121–128. doi:10.1016/j.jenvman.2013.11.006.21.Kaiyrmanova GK, Tapeshova SZ, Shaimerdenova UT, et al. Identification of microorganisms isolated from oil reservoir water of the Akingen field, Kazakhstan. Experimental Biology. 2022;1(90):126–136. doi:10.26577/eb.2022.v90.i1.11.22.Cаmara DA, Sousa SB, Neto EB, Oliveira CA. Application ofrhamnolipid biosurfactant produced by Pseudomonas aeruginosa in microbial-enhanced oil recovery (MEOR). J. Pet. Explor. Prod. Technol. 2019;9(3):2333–2341. doi:10.1007/s13202-019-0633-x.