MD4465C1 - Procedeu de determinare a activităţii dehidrogenazei în biomasă la fermentare - Google Patents

Procedeu de determinare a activităţii dehidrogenazei în biomasă la fermentare Download PDF

Info

Publication number
MD4465C1
MD4465C1 MDA20140089A MD20140089A MD4465C1 MD 4465 C1 MD4465 C1 MD 4465C1 MD A20140089 A MDA20140089 A MD A20140089A MD 20140089 A MD20140089 A MD 20140089A MD 4465 C1 MD4465 C1 MD 4465C1
Authority
MD
Moldova
Prior art keywords
sample
optical density
dehydrogenase activity
tff
ttc
Prior art date
Application number
MDA20140089A
Other languages
English (en)
Russian (ru)
Other versions
MD20140089A2 (ro
MD4465B1 (ro
Inventor
Виктор КОВАЛЁВ
Ирина СЕНИКОВСКАЯ
Думитру УНГУРЯНУ
Original Assignee
Государственный Университет Молд0
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственный Университет Молд0 filed Critical Государственный Университет Молд0
Priority to MDA20140089A priority Critical patent/MD4465C1/ro
Publication of MD20140089A2 publication Critical patent/MD20140089A2/ro
Publication of MD4465B1 publication Critical patent/MD4465B1/ro
Publication of MD4465C1 publication Critical patent/MD4465C1/ro

Links

Landscapes

  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

Invenţia se referă la biotehnologie, şi anume la un procedeu de determinare a activităţii dehidrogenazei în biomasă la fermentare.Procedeul, conform invenţiei, prevede introducerea în proba analizată a soluţiei de glucoză şi de clorură de 2,3,5-trifeniltetrazoliu (TTC), incubarea amestecului, extragerea ulterioară cu alcool, determinarea colorimetrică a densităţii optice a soluţiei colorate de trifenilformazan formate în rezultatul reacţiei de dehidrogenare a TTC cu calcularea ulterioară a activităţii dehidrogenazei, totodată, în componenţa amestecului supus analizei se introduce scualenă şi soluţie tampon de fosfat cu pH-ul 7,2, procesul de incubare având loc în condiţii mezofile timp de 25…30 min cu agitare ulterioară, iar calcularea activităţii dehidrogenazei se efectuează după formulă.

Description

Invenţia se referă la biotehnologie, şi anume la un procedeu de determinare a activităţii dehidrogenazei în biomasă la fermentare.
Invenţia poate fi aplicată pentru controlul expres al procesului de fermentare anaerobă a materiei prime organice în tehnologia de biogaz şi pentru dirijarea acestui proces. Activitatea sumară a fermenţilor dehidrogenezici reprezintă un indicator al activităţii biologice generale în procesul de fermentare anaerobă, care caracterizează activitatea microorganismelor însuşi, determină viteza şi profunzimea proceselor biochimice din bioreactor.
Este cunoscut procedeul de control al procesului de fermentare anaerobă a materiei prime organice, care constă în determinarea analitică a materiei prime organice, care include determinarea analitică a indicatorilor de consum chimic al oxigenului (CCO) şi consum biochimic (CBO) al oxigenului în biomasa supusă fermentării, pH-ului şi a temperaturii în bioreactor. Însă acest procedeu este indirect, nu permite evaluarea cantitativă a activităţii procesului de metanogeneză şi, respectiv, controlul operativ al formării biogazului pe parcursul proceselor anaerobe de fermentare a biomasei [1].
Cel mai apropiat conform esenţei tehnice şi rezultatului scontat este procedeul de determinare a activităţii dehidrogenazei, care include introducerea în proba analizată de biomasă supusă fermentării a soluţiilor de glucoză şi 2,3,5-trifenil-tetrazoliu clorurat (TTC), incubarea amestecului în condiţii de vid cu extragerea ulterioară cu alcool şi determinarea colorimetrică a densităţii optice a soluţiei colorate de trifenil-formazan (TFF) în calitate de produs al reacţiei de dehidrogenare a TTC [2].
Dezavantajele acestui procedeu constau în durata mare a reacţiei, volumul mare de muncă şi capacitatea înaltă de absorbţie a energiei, lipsa factorilor de stabilizare a activităţii dehidrogenazei (extractele colorate se decolorează repede) şi inconvenienţa determinării şi măsurării activităţii dehidrogenazei în cazul unui număr mare de probe analizate, ceea ce îl face nerentabil din punct de vedere economic. Totodată, procesul de incubare, având loc timp de 60 min, este îndelungat.
Problema soluţionată prin prezenta invenţie constă în accelerarea, reducerea volumului de muncă a procesului de analiză şi ieftinirea procedeului de efectuare a analizei.
Procedeul de determinare a activităţii dehidrogenazei în biomasă la fermentare prevede introducerea în proba analizată a soluţiei de glucoză şi de clorură de 2,3,5-trifeniltetrazoliu (TTC), incubarea amestecului în condiţii de vid, extragerea ulterioară cu alcool, determinarea colorimetrică a densităţii optice a soluţiei colorate de trifenilformazan (TFF) formate în rezultatul reacţiei de dehidrogenare a TTC cu calcularea ulterioară a activităţii dehidrogenazei, totodată în componenţa amestecului supus analizei se introduce scualenă, în cantitate de (5,0…5,5)10-4 % în raport cu volumul amestecului analizat, şi soluţie tampon de fosfat cu pH-ul 7,2, totodată se utilizează soluţii de 0,2 M de glucoză şi 2% TTC, procesul de incubare având loc în condiţii mezofile la temperatura de 33±1°C timp de 25…30 min, cu agitarea ulterioară prin scuturare timp de 5 min, iar calcularea activităţii dehidrogenazei se efectuează conform formulei:
,
unde
- activitatea dehidrogenazei, mg TFF/ml·h;
- valoarea absolută a densităţii optice a probei analizate, media a 3 măsurări;
- valoarea absolută a densităţii optice a probei sterile;
- valoarea absolută a densităţii optice a reactivilor fără probă;
t- timpul incubării, h;
- coeficient de corecţie a densităţii optice conform curbei de calibrare, mg TFF/ml;
- raportul dintre volumul amestecului pentru extragere în probă şi volumul probei pentru calibrare.
Soluţia tampon, utilizată la realizarea procedeului, conţine fosfat de sodiu monosubstituit (NaH2PO4) - 68,4 g/L şi disubstituit (Na2HPO4) - 31,6 g/L.
Rezultatul tehnic obţinut în urma realizării invenţiei propuse constă în accelerarea procesului de incubare datorită prezenţei în componenţa amestecului a microadaosului de scualenă (2,6,10,15,19,23 - hexametiltetracoza - 2,6,10,14,18,22 - hexaen), care reduce durata de adaptare a microorganismelor la noile substraturi şi asigură o efectuare mai rapidă a reacţiei de dehidrogenare a TTC şi de formare a TFF. Utilizarea unor concentraţii mai mari de glucoză şi TTC duce la accelerarea suplimentară a reacţiei ţintă de dehidrogenare. Agitarea prin scuturare a amestecului după incubare îl omogenizează şi îmbunătăţeşte solubilitatea şi extragerea TFF pentru determinarea colorimetrică a densităţii optice a probei. După intensitatea colorării se apreciază cantitatea de formazan, care este proporţională cu activitatea dehidrogenazei.
Rezultatul obţinut este condiţionat de reducerea duratei de incubare a probelor datorită utilizării adaosului activant de scualenă şi majorării concentraţiei de TTC şi glucoză de 2 ori, stabilizării activităţii dehidrogenazei prin utilizarea amestecului tampon, îmbunătăţirii extragerii TFF prin agitare şi economia energiei electrice la incubarea probelor.
Exemplu de realizarea a invenţiei
Determinarea activităţii dehidrogenazei a fost efectuată în modul următor. Au fost preluate mostre din bioreactorul metanogen al gospodăriei agricole „GARMA-GRUP, SRL”, c. Fârlădeni, Hânceşti. Componenţa biomasei fermentate - 60% de borhot de la distilarea alcoolului + 40% bălegar.
Proba biomasei fermentate, cu volumul de 1 ml, a fost plasată într-o eprubetă, s-au adăugat 2 ml de soluţie tampon fosfat cu pH=7,2, 1 ml de soluţie 2% TTC, 1 ml 0,2 M de soluţie de glucoză şi scualenă (5,0…5,5)10-4% în raport cu volumul total de amestec (5 ml) incubat, care este scuturat atent.
Apoi amestecul a fost vacuumat la un vid de 10…12 mm Hg şi incubat la temperatura de 33±1°C timp de o oră în termostat. Drept control au servit materia primă (biomasa) fermentată sterilizată şi reactivii.
După finalizarea incubării în eprubetă s-au adăugat porţionat câte 10 ml de alcool etilic 96%, apoi a fost supusă agitării prin scuturare timp de 5 min. Conţinutul eprubetelor a fost apoi filtrat, iar soluţia de TFF a fost analizată la fotocolorimetru, folosind chiuvete cu lăţimea de 5 mm şi un filtru de lumină cu lungimea de undă de 540 nm. Cantitatea de trifenilformazan (în mg) a fost determinată cu ajutorul curbei standard. Pentru alcătuirea curbei de calibrare a fost preparată soluţia standard de formazan în alcool etilic (0,1 mg la 1 ml). Calculele s-au efectuat conform formulei.
Exemplu de calcul conform procedeului propus:
AD = * K * 1,5*10,
unde AD - activitatea dehidrogenazei, mg TFF/10 ml/1 oră;
D probă - valoarea absolută a densităţii optice a probei analizate, media a 3 măsurări;
D probă sterilă - valoarea absolută a densităţii optice a probei sterile;
D control - valoarea absolută a densităţii optice a reactivilor fără probă;
t - timpul incubării, ore;
K - coeficientul de corecţie a densităţii optice conform curbei de calibrare, mg TFF/ml;
1,5 - raportul dintre amestecul pentru extragere în probă (15 ml) şi în proba pentru calibrare (10 ml);
10 - recalcularea/corecţia pentru 10 ml de biomasă analizată.
D probă = 0,26; 0,27; 0,29
D probă sterilă = 0
D control = 0
t = 0,5
K = 0,641152899
AD1 = * 0,641152899* 1,5*10 ≈ 5,00 mg TFF/10 ml/1 oră
AD2 = * 0,641152899* 1,5*10 ≈ 5,19 mg TFF/10 ml/1 oră
AD3 = * 0,641152899* 1,5*10 ≈ 5,58 mg TFF/10 ml/1oră
AD medie = (AD1 + AD2 + AD3)/3 = (5,00+5,19+5,58)/3 = 5,26 mg TFF/10ml/1ore
Exemplu de calcul conform celei mai apropiate soluţii
Calculele s-au efectuat conform formulei:
AD = * K * 1,3*10,
unde: AD - activitatea dehidrogenazei, mg TFF/10 ml/1oră;
D probă - valoarea absolută a densităţii optice a probei analizate, media a 3 măsurări;
D probă sterilă - valoarea absolută a densităţii optice a probei sterile;
D control - valoarea absolută a densităţii optice a reactivilor fără probă;
t - timpul incubării, ore;
K - coeficent de corecţie a densităţii optice conform curbei de calibrare, mg TFF/ml;
1,3 - raportul dintre amestecul pentru extragere în probă (13 ml) şi în proba pentru calibrare (10 ml);
10 - recalcularea/corecţia pentru 10 ml de biomasă analizată.
D probă = 0,59; 0,56; 0,59
D probă sterilă = 0
D control = 0
t = 1,0
K = 0,641152899
AD1 = * 0,641152899 * 1,3*10 ≈ 4,92 mg TFF/10 ml/1oră
AD2 = * 0,641152899 * 1,3*10 ≈ 4,67 mg TFF/10 ml/1oră
AD3 = * 0,641152899 * 1,3*10 ≈ 4,92 mg TFF/10 ml/1oră
AD medie = (AD1 + AD2 + AD3)/3 = (4,92+4,67+4,92)/3 = 4,84 mg TFF/10 ml/1oră
Rezultatele analizelor activităţii dehidrogenazei din biomasa fermentată sunt prezentate în tabel.
Tabel
Condiţii Date cantitative Procedeul conform invenţiei Conform celei mai apropiate soluţii Biomasa fermentată (60% borhot de la distilarea alcoolului + 40% bălegar) 1 ml 1 ml clorură de 2,3,5- trifeniltetrazoliu (TTC), 1% 1 ml 1 ml Concentraţia de glucoză 0,1 М - 1 ml 0,2 М 1 ml - СаСО3 - 10 mg Soluţie tampon de fosfat, pH=7,2 2 ml - Alcool etilic, 96% 10 ml 10 ml Scualenă (2,6,10,15,19,23-hexametiltetracoza -2,6,10,14,18,22-hexaen) 0,025 mg - Timpul de incubare, min 30 55 Activitatea dehidrogenazei, mg TFF(10 ml) 5,26 4,84
Rezultatele obţinute demonstrează că durata incubării probelor analizate s-a redus de 2 ori în comparaţie cu condiţiile analizei activităţii dehidrogenazei conform procedeului cunoscut, ceea ce este condiţionat de utilizarea adaosului biologic activ de scualenă, de majorarea concentraţiilor de TTC şi glucoză, precum şi de utilizarea soluţiei tampon, ceea ce stabilizează activitatea dehidrogenazei, iar agitarea suplimentară a amestecului după incubare majorează precizia analizei datorită îmbunătăţirii solubilităţii şi a extracţiei TFF în soluţia hidroalcoolică a amestecului analizat. De rând cu aceasta, accelerarea esenţială a procesului de efectuare a analizei asigură reducerea volumului de muncă, iar concomitent se reduce consumul de energie datorită reducerii duratei de incubare a probelor în termostat.
Nu este mai puţin importantă operativitatea tehnologică a rezultatelor analizei care este mai înaltă în comparaţie cu condiţiile de efectuare a lor în conformitate cu cea mai apropiată soluţie - procedeul cunoscut, ceea ce permite o dirijare operativă a procesului de obţinere a biogazului, de exemplu, prim introducerea adaosurilor stimulante pentru intensificarea producţiei de biogaz din biomasă şi majorarea maxim posibilă a conţinutului de biometan.
1. Звягинцев Д. Г. Методы почвеной микробиологии и биологии. Москва, МГУ, 1991, р. 245-246, http://padaread.com/?book=51406&pg=251
2. Инструкция по лабораторному контролю очистных сооружений на животноводческих комплексах. Часть 3. Определение биогенных веществ. Методические рекомендации по определению дегидрогеназной активности ила при технологическом контроле работы аэротенков. Москва, Колос, 1984, р. 22-24

Claims (2)

1. Procedeu de determinare a activităţii dehidrogenazei în biomasă la fermentare, care prevede introducerea în proba analizată a soluţiei de glucoză şi de clorură de 2,3,5-trifeniltetrazoliu (TTC), incubarea amestecului în condiţii de vid, extragerea ulterioară cu alcool, determinarea colorimetrică a densităţii optice a soluţiei colorate de trifenilformazan (TFF) formate în rezultatul reacţiei de dehidrogenare a TTC cu calcularea ulterioară a activităţii dehidrogenazei, caracterizat prin aceea că în componenţa amestecului supus analizei se introduce scualenă, în cantitate de (5,0…5,5)10-4 % în raport cu volumul amestecului analizat, şi soluţie tampon de fosfat cu pH-ul 7,2, totodată se utilizează soluţii de 0,2 M de glucoză şi 2% TTC, procesul de incubare având loc în condiţii mezofile la temperatura de 33±1°C timp de 25…30 min, cu agitarea ulterioară prin scuturare timp de 5 min, iar calcularea activităţii dehidrogenazei se efectuează conform formulei: , unde - activitatea dehidrogenazei, mg TFF/ml·h; - valoarea absolută a densităţii optice a probei analizate, media a 3 măsurări; - valoarea absolută a densităţii optice a probei sterile; - valoarea absolută a densităţii optice a reactivilor fără probă; t - timpul incubării, h; - coeficient de corecţie a densităţii optice conform curbei de calibrare, mg TFF/ml; - raportul dintre volumul amestecului pentru extragere în probă şi volumul probei pentru calibrare.
2. Procedeu, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că soluţia tampon conţine fosfat de sodiu monosubstituit (NaH2PO4) - 68,4 g/L şi disubstituit (Na2HPO4) - 31,6 g/L.
MDA20140089A 2014-08-22 2014-08-22 Procedeu de determinare a activităţii dehidrogenazei în biomasă la fermentare MD4465C1 (ro)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
MDA20140089A MD4465C1 (ro) 2014-08-22 2014-08-22 Procedeu de determinare a activităţii dehidrogenazei în biomasă la fermentare

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
MDA20140089A MD4465C1 (ro) 2014-08-22 2014-08-22 Procedeu de determinare a activităţii dehidrogenazei în biomasă la fermentare

Publications (3)

Publication Number Publication Date
MD20140089A2 MD20140089A2 (ro) 2016-02-29
MD4465B1 MD4465B1 (ro) 2017-01-31
MD4465C1 true MD4465C1 (ro) 2017-08-31

Family

ID=55447188

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
MDA20140089A MD4465C1 (ro) 2014-08-22 2014-08-22 Procedeu de determinare a activităţii dehidrogenazei în biomasă la fermentare

Country Status (1)

Country Link
MD (1) MD4465C1 (ro)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109580510A (zh) * 2018-12-04 2019-04-05 天津大学 一种活性污泥ttc脱氢酶活性测定方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2053897A5 (en) * 1969-07-09 1971-04-16 American Hospital Supply Corp Dehydrogenase activity determination with - dyeing composition
SU1043568A1 (ru) * 1981-06-11 1983-09-23 Московский Ордена Ленина,Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет Им.М.В.Ломоносова Способ определени активности дегидрогеназ крови
US4622296A (en) * 1983-12-28 1986-11-11 Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Process for measuring activity of dehydrogenase employing a reaction stopper
RU2387996C1 (ru) * 2008-09-22 2010-04-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" (ООО "ВНИИГАЗ") Способ контроля очистки почв, загрязненных углеводородами, и нейтрализации углеводородных шламов посредством анализа активности дегидрогеназы
RU2476598C2 (ru) * 2011-04-27 2013-02-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет" (С(А)ФУ) Способ количественного определения дегидрогеназной активности микроорганизмов
CN103525896A (zh) * 2013-09-27 2014-01-22 南京工业大学 一种基于ttc染色法的高活力酵母细胞定量筛选方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2053897A5 (en) * 1969-07-09 1971-04-16 American Hospital Supply Corp Dehydrogenase activity determination with - dyeing composition
SU1043568A1 (ru) * 1981-06-11 1983-09-23 Московский Ордена Ленина,Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет Им.М.В.Ломоносова Способ определени активности дегидрогеназ крови
US4622296A (en) * 1983-12-28 1986-11-11 Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Process for measuring activity of dehydrogenase employing a reaction stopper
RU2387996C1 (ru) * 2008-09-22 2010-04-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" (ООО "ВНИИГАЗ") Способ контроля очистки почв, загрязненных углеводородами, и нейтрализации углеводородных шламов посредством анализа активности дегидрогеназы
RU2476598C2 (ru) * 2011-04-27 2013-02-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет" (С(А)ФУ) Способ количественного определения дегидрогеназной активности микроорганизмов
CN103525896A (zh) * 2013-09-27 2014-01-22 南京工业大学 一种基于ttc染色法的高活力酵母细胞定量筛选方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Звягинцев Д. Г. Методы почвеной микробиологии и биологии. Москва, МГУ, 1991, р. 245-246, http://padaread.com/?book=51406&pg=251 *
Инструкция по лабораторному контролю очистных сооружений на животноводческих комплексах. Часть 3. Определение биогенных веществ. Методические рекомендации по определению дегидрогеназной активности ила при технологическом контроле работы аэротенков. Москва, Колос, 1984, р. 22-24 *

Also Published As

Publication number Publication date
MD20140089A2 (ro) 2016-02-29
MD4465B1 (ro) 2017-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mauerhofer et al. Methods for quantification of growth and productivity in anaerobic microbiology and biotechnology
CN104374758B (zh) 一种利用叶绿素荧光参数Fv/Fm确定产油微藻收获时间的方法
EP0309429A2 (en) Luminometric assay of cellular ATP
US20130130308A1 (en) Process for directly measuring multiple biodegradabilities
CN108034621A (zh) 一种窖泥厌氧梭菌Clostridium的富集方法
Horiuchi et al. Simplified method for estimation of microbial activity in compost by ATP analysis
Wutthithien et al. Improvement of photobiological hydrogen production by suspended and immobilized cells of the N2-fixing cyanobacterium Fischerella muscicola TISTR 8215
Scherer et al. Long term fermentation studies about the nutritional requirements for biogasification of fodder beet silage as mono-substrate
Adams et al. Investigating microbial activities in compost using mushroom (Agaricus bisporus) cultivation as an experimental system
Zhang et al. Acute heavy metal toxicity test based on bacteria-hydrogel
Chiu et al. ATP pools in activated sludge
CN103525896B (zh) 一种基于ttc染色法的高活力酵母细胞定量筛选方法
CN108277163A (zh) 一种分离纯化裸藻藻种的方法
Vanderhoef et al. Diurnal variation in algal acetylene reduction (nitrogen fixation) in situ
Rouatt et al. Influence of light on bacterial flora of roots
MD4465C1 (ro) Procedeu de determinare a activităţii dehidrogenazei în biomasă la fermentare
NO308545B1 (no) FremgangsmÕte ved hurtig pÕvisning av soppinfeksjoner, samt et sett for bruk ved en slik fremgangsmÕte
CN103509784A (zh) 一种用于混凝土裂缝自修复的矿化微生物的筛选方法
Wang et al. Role of methanogenesis and methanotrophy in CH4 fluxes from rice paddies under elevated CO2 concentration and elevated temperature
Koistinen et al. Determining dissolved and biogenic silica
CN117285387A (zh) 一种利用合成菌群对鸡粪堆肥氨气和温室气体协同减排以及保氮工艺
Johnson et al. Evaluating viable cell indicators for filamentous cyanobacteria and their application
CN112210586B (zh) 一种检测凋落物β-葡萄糖醛酸苷酶活性的方法
CN113075345A (zh) 一种采用高效液相色谱法分析确定好氧高温堆肥是否腐熟稳定的方法
CN102816715B (zh) 小肠结肠耶尔森菌分离、鉴定的试剂盒、制备和应用

Legal Events

Date Code Title Description
FG4A Patent for invention issued
KA4A Patent for invention lapsed due to non-payment of fees (with right of restoration)
MM4A Patent for invention definitely lapsed due to non-payment of fees