مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوری فصلنامه زمین شناسی ایران 1735-7128 19 73 2025 1 27 Comparative Evaluation of Methylorubrum sp. for Crude Oil Degradation in Free and Immobilized Systems: A Functional Enzymatic Approach مقایسه عملکرد باکتری Methylorubrum sp. در حذف ترکیبات نفت خام به‌صورت آزاد و تثبیت‌شده: رویکردی بر پایه فعالیت آنزیم‌های کلیدی 93 106 fa میترا پارسا سنبل ناظری 2025 3 10 <p>Crude oil spills and the persistence of hydrocarbon compounds in the environment pose significant threats to both human health and ecological integrity. These pollutants—due to their toxicity, chemical stability, and tendency to accumulate in water and soil—disrupt trophic interactions and exacerbate environmental degradation. Bioremediation using microorganisms offers an effective, cost-efficient, and environmentally sustainable strategy for mitigating such contamination. In this study, the crude oil degradation capacity of Methylorubrum sp. was evaluated under both free-living and sodium alginate–immobilized conditions. The activities of three key enzymes involved in hydrocarbon catabolism—alkane monooxygenase, cytochrome P450, and lipase—were also assessed. Under exposure to 4% (3200 mg/L) crude oil, free cells degraded approximately 50% of the petroleum hydrocarbons, whereas alginate immobilization enhanced degradation efficiency to 70%. Gas chromatography–mass spectrometry (GC–MS) analysis demonstrated complete degradation of light n-alkanes (C4–C9) and up to 74% degradation of long-chain n-alkanes (C14–C28) in the immobilized treatment. Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) confirmed the porous architecture of the alginate beads and uniform entrapment of bacterial cells. On day three, the immobilized cells exhibited peak specific activities of alkane monooxygenase, cytochrome P450, and lipase at 13.55, 9.5, and 9.0 U/mg protein, respectively. Overall, immobilization improved microbial stability, conferred resistance to environmental stress, and significantly enhanced crude oil biodegradation. These findings demonstrate the potential of immobilized Methylorubrum sp. for effective crude oil bioremediation and represent a promising step toward the development of scalable, safe, and environmentally responsible approaches to managing petroleum pollution.</p> <p>نشت نفت خام و ماندگاری ترکیبات هیدروکربنی در محیط&zwnj;زیست، تهدیدی جدی برای سلامت انسان و اکوسیستم&zwnj;ها محسوب می&zwnj;شود. این ترکیبات به دلیل سمیت، پایداری بالا و تجمع در منابع آب و خاک، موجب اختلال در زنجیره&zwnj;های غذایی و تشدید بحران&zwnj;های زیست&zwnj;محیطی می&zwnj;شوند. زیست&zwnj;پالایی با بهره&zwnj;گیری از میکروارگانیسم&zwnj;ها، راهکاری مؤثر، اقتصادی و سازگار با محیط برای حذف این آلاینده&zwnj;ها است. در این پژوهش، توان تجزیه نفت خام توسط باکتری Methylorubrum sp. در دو وضعیت سلول آزاد و تثبیت&zwnj;شده در آلژینات سدیم بررسی و فعالیت آنزیم&zwnj;های آلکان&zwnj;مونو&zwnj;اکسیژناز، سیتوکروم P450 و لیپاز به&zwnj;عنوان آنزیم&zwnj;های کلیدی در تجزیه ترکیبات نفتی ارزیابی شد. نتایج نشان داد که در حضور چهار درصد نفت خام (۳۲۰۰ میلی&zwnj;گرم در لیتر)، باکتری در حالت آزاد موفق به تجزیه حدود 50درصد از ترکیبات نفتی شد، درحالی&zwnj;که تثبیت آن در دانه&zwnj;های آلژیناتی موجب افزایش تجزیه به 70درصد شد. آنالیز GC-MS نشان داد آلکان&zwnj;های سبک (C4–C9) به&zwnj;طور کامل و ترکیبات سنگین (C14–C28) تا ۷۴ درصد در حالت تثبیت&zwnj;شده تجزیه شدند. تصاویر میکروسکوپی FE-SEM ساختار متخلخل دانه&zwnj;ها و توزیع مناسب سلول&zwnj;ها را نشان داد. بیشینه فعالیت آنزیمی آلکان&zwnj;مونو&zwnj;اکسیژناز، سیتوکروم P450 و لیپاز در سلول&zwnj;های تثبیت&zwnj;شده در روز سوم به ترتیب برابر با 9، 5/9 و 55/13 واحد بر میلی&zwnj;گرم بود. تثبیت باکتری موجب افزایش پایداری، حفاظت سلولی و ارتقای عملکرد تجزیه&zwnj;ای شد. نتایج این مطالعه نقش اثربخش تثبیت Methylorubrum sp. را در زیست&zwnj;پالایی نفت خام تأیید کرده و می&zwnj;تواند گامی مؤثر در توسعه سامانه&zwnj;های مقیاس&zwnj;پذیر، ایمن و دوستدار محیط&zwnj;زیست برای مدیریت آلودگی&zwnj;های نفتی به&zwnj;شمار &zwnj;رود.</p>

http://geology.saminatech.ir/en/Article/Download/50968