Промышленное получение азотобактерина

1.

Промышленное получение
Азотобактерина
211-531 Гришин Сергей

2.

Азотобактерин
• Бактериальное удобрение, приготовленное на основе
культуры свободноживущего почвенного
микроорганизма Azotobacter chroococcum, способного
усваивать атмосферный азот и переводить его в
доступное для растений состояние
• Вносится в почву вместе с семенами, рассматривается
как аналог азотных удобрений

3.

Продуцент
• Род Azotobacter был описан в 1901 году
голландским микробиологом и ботаником,
одним из основоположников
экологической микробиологии Мартином
Бейеринком на основании впервые
выделенного из садовой земли и
описанного им Azotobacter chroococcum первого аэробного свободноживущего
азотфиксатора

4.

• Azotobacter chroococcum - клетки
бактерий имеют размер 1—2 мкм в
диаметре, обычно овальные, но
обладают плеоморфизмом
• На микроскопических препаратах
клетки могут располагаться
одиночно, парами, неправильными
скоплениями или, изредка,
цепочками различной длины.
• Формируют цисты, не образуют спор

5.

• Способны использовать различные углеводы, спирты и соли
органических кислот в качестве источников углерода
• Оптимум pH для роста и фиксации азота 7,0—7,5, способны
расти в диапазоне pH от 4,8—8,5
• Являются мезофильными микроорганизмами и растут при
температуре 20—30 °C
• Строгие аэробы, чувствительны к наличию фосфора и
развиваются при высоком содержании его в питательной
среде, из микроэлементов наиболее важен молибден

6.

Биосинтез
• Фиксация азота атмосферы представляет собой
восстановительный процесс, и первым его продуктом, который
можно выявить, служит аммиак
• Процесс восстановления азота представляет собой ряд
ферментативных реакций, осуществляемых ферментным
комплексом нитрогеназой
• Активный центр нитрогеназы содержит два компонента: первый
состоит из Mo-Fe-белка, второй — из Fe-S-белка

7.

• Процесс связывания молекулярного азота начинается с его
поступления, растворенного в воде, в азотфиксирующий центр, где в
активации молекулы участвуют два атома молибдена

8.

• В результате взаимодействия с азотом молибден восстанавливается,
принимая электроны, которые поступают в активный центр через FeS-белок и Mo-Fe-белок
• Такой перенос электронов связан с гидролизом АТФ
• В транспорте электронов к нитрогеназе принимает участие
железосодержащий водорастворимый белок-фермент ферредоксин,
а в активации водорода воды и переносе протонов — фермент
гидрогеназа

9.

• Главный источник АТФ у аэробных азотфиксаторов —
окислительное фосфорилирование
• Восстановление одной молекулы N2 до двух молекул NH3
требует затраты энергии в виде 12 молекул АТФ
• Azotobacter chroococcum способен фиксировать до 20 мг N2 на
1 г углеродного субстрата
• Выделяет в почву витамины и фитогормоны, стимулирующие
прорастание и развитие растений, а также фунгициды,
угнетающие развитие некоторых нежелательных
микроскопических грибов, например, Alternaria

10.

Технологическая схема
• Блок-схема технологии получения почвенного и торфяного азотобактерина

11.

• Почвенную и торфяную формы препарата можно хранить 2–3
месяца без существенной потери активности азотфиксатора
• Сухую товарную форму азотобактерина получают глубинной
ферментацией микроорганизма на среде с мелассой с
последующим смешиванием суспензии с защитной средой
(смесь мела, мелассы и аминокислот) и обезвоживанием
• Сухая форма содержит >0,5 млрд жизнеспособных клеток на 1 г
препарата

12.

Технология получения азотобактерина
• Торфяной или почвенный препарат представляет собой активную культуру азотобактера, размноженную на твёрдой
питательной среде, при этом в 1 г препарата должно
содержаться не менее 50 млн жизнеспособных клеток
• Для приготовления данных препаратов используют
плодородную почву или торф высокой степени разложения с
рН = 7. К просеянному твёрдому субстрату добавляют до 2%
извести и 0,1% суперфосфата. Полученную смесь в количестве
500 г переносят в 0,5 л бутылки, увлажняют на 40 - 60% по
объёму водой, плотно закрывают ватными пробками и
стерилизуют

13.

• Посевной материал готовят на агаризованных средах,
содержащих до 2% сахарозы и минеральные соли, культуру
выращивают при 27 °С примерно 3 - 5 суток
• Полученный материал стерильно смывают с поверхности
агара водой и переносят в подготовленные бутылки с
субстратом
• Содержимое бутылок перемешивают и термостатируют при
25 – 27 °С

14.

Значимость продукта, сферы применения
• Наиболее эффективный способ использования азотобактерина –
обработка им семян, рассады, компостов, норма расхода сухого
препарата 100–300 млрд клеток на одну гектарную порцию семян
• Азотобактер способен развиваться лишь в хорошо окультуренных
почвах, поэтому его использование в рекультивационных целях
целесообразно при внесении в обеднённые почвы большого
количества органики (навоза, компоста, соломы и т. п.)
• Хорошее действие на растения оказывают лишь культуры
азотобактера, вырабатывающие БАВ, которые стимулируют рост
растений и угнетают развитие фитопатогенных грибов

15.

Заключение
• Азотобактерин - бактериальный препарат, содержащий
аэробных свободноживущих бактерий Azotobacter chroococcum,
связывающих азот воздуха и синтезирующих из этого азота
белок своих клеток
• Требователен к среде, но ценен по своим свойствам биосинтеза
витаминов, фитогормонов и фунгицидов
• Сравнительно высокая степень фиксации азота

16.

Спасибо за внимание
Thank you for your attention