ارزیابی کاربرد باکتری‌های اسید لاکتیک در حذف فلزات سنگین از محلول‌های آبی و سبزیجات برگدار خوراکی

آلودگی محیط‌زیست به فلزات سنگین، امروزه به یکی از مشکلات بزرگ زیست‌محیطی تبدیل شده است. در همین راستا، هدف از انجام این مطالعه بررسی توانایی جذب فعال و غیر فعال فلزات سنگین توسط تعدادی از سویه‌های lab در محیط آزمایشگاهی (محلول آبی) و ماده غذایی (سبزیجات برگدار خوراکی) بود. نتایج مرحله آزمایشگاهی نشان داد که بطور کلی راندمان حذف فلزات سنگین توسط باکتری‌های lab در حالت غیر فعال و کشته‌شده بطور قابل توجهی بالاتر از حالت فعال این باکتری‌ها بود بطوری‌که بیشترین درصد جذب غیرفعال فلز سرب، کادمیوم و نیکل به‌ترتیب برابر 90.01، 81.98 و 86.56 % بود که به‌ترتیب توسط سویه‌های غیرفعال l. casei، l. plantarum و ent. facium صورت گرفت. در بین سویه‌های زنده نیز باکتری ent. facium بالاترین توانایی جذب فعال در محلول آبی را نشان داد. مشاهدات میکروسکوپ الکترونی تایید کرد که بخش عمده این فلزات سمی با تجمع و اتصال در سطح سلول باکتری به‌طور قابل توجهی به سطح سلول‌های زنده آسیب می‌رساند ولی تاثیر چندانی بر ساختار سطح سلولی باکتری‌های کشته شده ندارد. ترکیبی از سه سویه باکتریایی در مقایسه با حالت تکی این باکتری‌ها اثر هم‌افزایی بر روی خواص اتصال فلزات سمی داشت بطوری‌که هم در حالت فعال و هم غیر فعال در مدت زمان کمتر از 15 دقیقه 99-90 درصد فلزات سنگین از سبزیجات برگدار خوراکی حذف شدند. نتایج این تحقیق بطور کلی نشان داد ظرفیت اتصال توده مرده بطور قابل توجهی بالا بوده و امکان دفع و استفاده مجدد از زیست‌توده در صورت جذب زیستی وجود دارد.

assessment of cadmium, lead and nickel removal capacity of lactic acid bacteria from aqueous solutions and fresh edible vegetables

introduction the food and water contamination with heavy metals is increasing due to the environmental pollutions. heavy metals are the elements with the density of more than 5 g/cm3 and have become a serious problem as a result of the urbanization and industrialization. these toxic metals pollute water, soil, plants, and eventually foodstuffs and our bodies. several methods exist to remediate heavy metal pollution in waters such as membrane filtration, ion exchange mechanisms, or by precipitation. yet, these techniques are not cost effective, in some cases, and do produce wastes that need to be properly disposed of. microbial bioremediation could be an alternative. the use of microbes for remediation of heavy metals has been well studied. some microorganisms, especially soil bacteria, have the ability to tolerate these contaminants. in addition, certain bacterial strains are capable of binding to heavy metals or transforming them into less toxic forms. low operating costs, usable in foodstuffs, selective removal for specific toxic metals, minimal use of chemicals (resulting in low sludge production) and high efficiencies at very low levels of heavy metals are some of the advantages of biosorption methods. in this regard, the purpose of this study was to investigate the ability of active and passive absorption of heavy metals by a number of lactic acid bacteria (lab) strains in laboratory environment and food. materials and methods seven lab isolates including lacticaseibacillus casei (rtcc 1296-3), lacticaseibacillus rhamnosus (rtcc 1293-2), lactiplantibacillus plantarum (rtcc 1290), limosilactobacillus fermentum (rtcc 1303), enterococcus faecium (rtcc 2347), lactobacillus helveticus (rtcc 1304) and lactobacillus acidophilus (rtcc 1299) were obtained from razi type culture collection (rtcc), located at razi vaccine and serum research institute, iran. all isolates were cultured in mrs (scharlau, spain) broth medium, at 37 °c for 24 hours, under anaerobic conditions. pure cultures were preserved for long term by freezing at -70°c with 20% glycerol. heavy metals including nitrate of pb (ii), cd (ii) and ni (ii) were purchased from merck (darmstadt, germany). all standard solutions were prepared from the stock solutions containing 1000 mgl-1 in distilled water. other chemicals used in study including nitric acid (65%) and hydrogen peroxide (37%), were also purchased from merck, germany. this study was conducted in two in- vitro and in-vivo phases; in the in- vitro phase, seven strains of bacteria with probiotic properties (l. casei, l. rhamnosus, l. plantarum, l. fermentum, ent. facium, l. helveticus and l. acidofilous) were screened and then their ability to bind to cadmium (cd), lead (pb) and nickel (ni) in aqueous solution was investigated. then, in the in-vivo stage, three probiotic strains that had the highest biosorption efficiency in the previously stage were selected and their effect with a ratio of 1:1:1 and contact time of 15 and 30 minutes on the removal of these toxic metals in coriander, leek and parsley fresh vegetables was evaluated.