С. С. Хазова, Т. Д. Великова, М. В. Смирнова Исследование активности микромицетов при росте на коже

С. С. Хазова, Т. Д. Великова, М. В. Смирнова

Исследование активности микромицетов при росте на коже

Исследования микробиологического повреждения кожаных переплетов проводятся в Российской национальной библиотеке несколько лет [1]. Рост микроорганизмов на коже в основном обусловлен неблагоприятными условиями хранения, аварийными ситуациями, плохим состоянием помещений. В настоящее время около 25 % печатных документов, рукописей, хранящихся в Российской национальной библиотеке, и 30 % – в Российской государственной библиотеке, имеют различные повреждения, что затрудняет или полностью исключает их использование [2]. Большую часть документов в кожаных переплетах составляют издания, обладающие исторической и культурной ценностью, поэтому их сохранение является важнейшей задачей консервации документов.

Видовой и количественный состав микробиоты кожи изучен по сравнению с микробиологическим составом других материалов гораздо меньше. Поэтому выделение и идентификация микроорганизмов, присутствующих на коже и повреждающих ее, представляет не только теоретический, но и практический интерес.

Повреждение кожи микромицетами исследовали при выращивании культур, выделенных с поверхности поврежденных переплетов из фондов трех библиотек: Российской национальной библиотеки (РНБ), Тюменской областной научной библиотеки (ТОНБ) и Астраханской областной научной библиотеки (АОНБ).

В работах многих авторов в качестве деструкторов кожи отмечаются культуры грибов родов Chaetomium, Stachybotris, Stemphylium, Cladosporium, Aspergillus, Penicillium, Sporotrichum [3, 4, 5]. Из фондов РНБ и региональных библиотек с поврежденных кожаных переплетов документов выделено более 40 культур микромицетов, большая часть которых относится к родам Aspergillus и Penicillium. Также встречаются представители родов Alternaria, Botrytis, Trichoderma, Oospora [1, 6].

Исследовали культуры семи грибов: Aspеrgillus fumigatus Fresen, A. ustus (Bainier) Thom & Church, Penicillium camemberti Sopp, P. cyclopium Westling, P. janthinellum Biourge, P. notatum Westling, P. terrestre C. N. Jensen.

Исследовали кожу хромового дубления трех видов, которую в настоящее время в Российской национальной библиотеке применяют для реставрации и изготовления кожаных переплетов: КС-1, КРС-2, КРС-3.

Степень потребления кожи оценивали различными методами: по интенсивности образования микромицетами конечного продукта разложения – углекислого газа, по потере массы, изменению рН и концентрации внеклеточных белков [1, 6].

У большинства культур максимальное количество выделившегося СО₂ наблюдается после 30–75 суток роста.

Наиболее активно двуокись углерода выделяли P. camemberti, P. janthinellum и A. ustus (рис. 1). Среди микромицетов, менее активно образующих СО₂, две культуры – А. fumigatus, P. cyclopium.

В ходе эксперимента замечены различия в потреблении кожи трех исследованных видов. Наиболее активный рост наблюдали на КРС-1. Через 30–75 суток 50 % исследуемых культур активно использовали КРС-1 и КРС-2, а через 4 месяца почти все культуры более активно разрушали КРС-1 по сравнению с кожей других видов.

Наблюдали отчетливую зависимость концентрации выделяемой грибами двуокиси углерода от площади доступной для них поверхности повреждаемого материала. Активность роста микромицетов на образцах одинаковой массы, но разной площади – 4,4 см² и 6,8 см² – различна: при увеличении поверхности в 1,5 раза количество выделившегося СО₂ увеличилось соответственно в 1,5–2 раза.

В 85 % случаев микромицеты активнее растут на коже, имеющей большую удельную поверхность, что проявляется либо в более интенсивном выделении СО₂, либо в большей скорости потребления субстрата. Наиболее активным деструктором КС-1 является культура P. janthinellum (максимальное количество выделившегося СО₂ – 11,4 %), менее всех способен использовать КС-1 в качестве источника углерода P. cyclopium (максимальное количество СО₂ – 9,3 %) (рис. 5).

При росте культур на КС-1 с большей площадью доступной поверхности (S_пов. = 6,8 см²) на 12 сутки концентрация выделившегося СО₂ в 2–3 раза превышает концентрацию двуокиси углерода, выделившейся на коже с S_пов. = 4,4 см². В дальнейшем разница активности выделения СО₂ не заметна.

На 12 сутки культивирования (рис. 6) концентрация образующейся двуокиси углерода при росте на КРС-2 с разной площадью поверхности отличается незначительно (в среднем на 2 %). Исключение составляют A. ustus и P. terrestre, у которых на коже с более доступной поверхностью концентрация СО₂ выше на 42 и 91 % соответственно. К 75–124 суткам эксперимента наблюдаются значительные различия в концентрации СО₂: при росте всех культур на коже с S_пов. = 6,8 см² концентрация образовавшегося СО₂ в 2–3 раза больше, чем при росте на коже с S_пов. = 4,4 см², а при росте P. janthinellum – в 6 раз.

Наиболее активными деструкторами КРС-2 являются P. terrestre и P. janthinellum, менее всех способны ее использовать в качестве источника углерода культуры А. fumigatus и P. camemberti.

В среднем потеря массы кожи при росте 7 исследованных культур составила от 0,75 до 2,52 % от массы исходного образца. Наиболее активными деструкторами кожи являются P. notatum и P. terrestre, P. janthinellum, а наибольшую потерю массы наблюдали при росте всех микромицетов на КРС-1 (рис. 2).

В процессе роста микромицетов на коже происходит изменение ее рН в щелочную сторону: значение рН кожи КС-1 в среднем возросло на 0,7, кожи КРС-1 – на 0,6, а кожи КРС-2 – незначительно, на 0,1–0,2. Эти данные свидетельствуют о том, что лучше грибами потребляются КС-1 и КРС-1.

Наиболее активно использовали в качестве субстрата компоненты кожи А. fumigatus (среднее значение ?рН= 0,8) и P. terrestre (?рН= 0,7), менее всех – P. cyclopium (рН = 0,45).

Рис. 1. Максимальное образование СО₂ микромицетами при культивировании на коже: а – P. camemberti, б – А. fumigatus, в – P. cyclopium, г – P. notatum, д – A. ustus, е – P. janthinellum, ж – P. terrestre

Рис. 2 Расчетная потеря массы кожи при росте микромицетов: а – P. camemberti, б – А. fumigatus, в – P. cyclopium, г – P. notatum, д – A. ustus, е – P. janthinellum, ж – P. terrestre

При культивировании микромицетов на КС-1 необходимо выделить А. fumigatus, так как при его росте произошло наиболее значительное увеличение значения рН от 3,6 до 5,1, а после выращивания остальных грибов значение рН кожи в среднем составляло 4,0–4,5. На КРС-1 активнее всех росли А. fumigatus и P. cyclopium.

При росте на КРС-2 рН большинства исследуемых культур практически не изменилось. У А. fumigatus, P. camemberti и P. terrestre происходило значительное подщелачивание среды в среднем на 0,3–0,7. Произошло незначительное подкисление среды при росте P. cyclopium., P. notatum и P. janthinellum в среднем на 0,2–0,4 (рис. 3).

После выращивания грибов на коже концентрация внеклеточных белков в культуральной жидкости увеличилась, наибольшая концентрация отмечена у P. cyclopium., P. notatum и A. ustus (рис. 4).

Таким образом, с поврежденных библиотечных материалов выделено дополнительно 7 культур микромицетов, способных расти на коже. Наиболее активными деструкторами кожи являются P. terrestre, P. janthinellum, P. сamemberti, которые по всем показателям потребляли компоненты кожи в значительно большей степени, чем все исследуемые культуры, в том числе изученные ранее [1]. Наименее устойчивая к микробиологическому воздействию кожа КРС-2.

Литература

1. Хазова С. С., Великова Т. Д., Лебедева Е. В. Разрушение кожи микромицетами, выделенными из книгохранилищ [Текст] / С. С. Хазова, Т. Д. Великова, Е. В. Лебедева // Консервация памятников культуры в единстве и многообразии: Материалы IV междунар. конф., 21–24 октября 2003 г. – РНБ. – СПб., 2003. – С. 61–66.

2. Национальная программа сохранения библиотечных фондов Российской Федерации [Текст]. – М., 2000. – 77 с.

3. Нюкша Ю. П. Пленум научного совета АН СССР по биоповреждениям. [Текст] / Ю.П.Нюкша // Микология и фитопатология. 1986. Т. 20. N 6. – С. 525–527.

4. Злочевская И. В., Мартиросова Е. В., Горленко М. В. Экспериментальные ассоциации грибов, повреждающих пергамен [Текст] / И. В. Злочевская, Е. В. Мартиросова, М.В.Горленко // Микология и фитопатология. – 1988. – Т. 22. – Вып. 6. – С. 108.

5. Нюкша Ю. П. Микофлора книг и бумаги [Текст] / Ю.П.Нюкша // Ботанический журнал. – 1956. – Т. 41. – Вып. 6. – С. 797–809.

6. Евстигнеева С. С., Великова Т. Д. Исследование биодеструкции кожи микромицетами [Текст] / С. С. Евстигнеева, Т. Д. Великова // Тезисы докладов заочной научно-технической конференции «Биотехнология в ФЦП „Интеграция“». – СПб., 1999.

7. Практическая химия белка [Текст] / Под ред. А. Дарбре. – М.: Мир, 1989. – 623 с.

Рис. 3 Значения рН кожи при росте микромицетов: а – P. camemberti, б – А. fumigatus, в – P. cyclopium, г – P. notatum, д – A. ustus, е – P. janthinellum, ж – P. terrestre

Рис. 4 Выделение внеклеточных белков при росте микромицетов на коже: а – P. camemberti, б – А. fumigatus, в – P. cyclopium, г – P. notatum, д – A. ustus, е – P. janthinellum, ж – P. terrestre