Получение азотобактерина

В богатых органическим веществом, хорошо дренированных и увлажненных почвах значительное место занимают свободноживущие азотфиксирующие микроорганизмы. Большой интерес вызывают ассоциативные Azospirillum, обитающие в ризоплане и гистосфере корней. Фиксация азота в значимых величинах имеется в ассоци­ации азоспирилл с С₄-растениями — кукурузой, сахарным тростни­ком, просом. Во Вьетнаме и некоторых других южных странах в каче­стве зеленого удобрения используют водный папоротник — азоллу, — в полостях листьев которого обитает азотфиксирующая цианобакте-рия Anabaena azollae. Его выращивают в особых прудах и вывозят на рисовые поля. Ведется изучение свободноживущих азотфиксиру-ющих цианобактерий в целях их использования для обогащения почв соединениями азота. Особое место среди них занимает азотобактер. При выращивании овощных культур — салата, томатов, огурцов — отмечалось благотворное влияние жидкой культуры этого азотфикса-тора на урожайность. Им обрабатывали корни рассады. Увеличение урожая было связано с образованием биологически активных веществ этими бактериями — антибиотиков, стимуляторов роста, витаминов. Вклад же в азотфиксацию был невелик. Однако в настоящее время исследуется возможность модификации Azotobacter с целью произ­водства биологического удобрения азотобактерина.

Технология получения сухого азотобактерина. Азотобактерин — бактериальное удобрение, приготовленное на основе культуры сво-бодноживущего почвенного микроорганизма Azotobacter chroococcum, способного фиксировать до 20 мг атмосферного азота на 1 г использо­ванного сахара. Более того, внесенные в качестве удобрения бактерии выделяют в почву биологически активные вещества (никотиновую и пантотеновую кислоты, пиридоксин, биотин, гетероауксин, гибберелин и др.), стимулирующие прорастание и развитие растений, а продуци­руемые ими фунгицидные-вещества из группы анисомицина угнетают

развитие некоторых нежелательных микроскопических грибов в ри­зосфере растения.

Все виды азотобактера — строгие аэробы. Микроорганизмы осо­бенно чувствительны к наличию в среде фосфора в виде органических и неорганических соединений и развиваются при высоком содержа­нии его в питательной среде. Недостаток этого элемента замедляет развитие бактерий и снижает азотфиксирующую способность. Мно­гие виды азотобактера фиксируют азот только в среде, обедненной связанным азотом или вовсе лишенной его. Эта способность культу­ры подавляется аммиаком, стимулирующее воздействие на нее оказы­вают соединения молибдена (иногда ванадия).

Установлено, что при фиксации азота процесс его восстановления протекает целиком на одном и том же синтезируемом азотобактером ферментном комплексе, и лишь конечный продукт (аммиак) отделя­ется от фермента. Ответственная за фиксацию иитрогеназная систе­ма представляет собой мультиферментный комплекс, содержащий не связанное с гемом железо, молибден и SH-группы.

Микробиологическая промышленность выпускает несколько ви­дов азотобактерина: сухой, почвенный и торфяной.

Технология получения его в сухом виде имеет много общего с производством сухого нитрагина, поэтому будут рассмотрены только наиболее существенные их отличия.

Азотобактерин сухой представляет собой активную культуру вы­сушенных клеток азотобактера с наполнителем, в 1 г которого должно содержаться не менее 0,5 млрд жизнеспособных клеток. Культурумикроорганизма получают методом глубинного культивирования на среде, содержащей все те же компоненты, что и при выращивании кле­ток Rhizobium. Дополнительно вводят сульфаты железа и марганца, а также сложную соль молибденовой кислоты. Значение рН среды куль­тивирования составляет 5,7 — 6,5, аэрация — 1 объем воздуха на 1 объем среды в 1 мин.

Процесс ферментации проводят до начала стационарной фазы ро­ста культуры, так как во время нее биологически активные вещества выделяются из клетки и остаются в культуральной жидкости. При этом существует опасность, что с их выходом клетки могут утратить способность фиксировать атмосферный азот после внесения в почву.

Биологически активные вещества полностью или частично могут теряться и в процессе высушивания клеток, однако оставшиеся жизне­способными клетки после выведения азотобактера из анабиоза вос­станавливают способность к их продуцированию. Высушенную куль­туру стандартизуют путем добавок необходимого количества напол­нителя и фасуют в полиэтиленовые пакеты по 0,4 — 2 кг, которые герметизируют и хранят при температуре не выше 15 °С в течение не более 3 мес.