Hidrológiai Közlöny 1991 (71. évfolyam)
2. szám - Hegedűs János: A bakterioplankton lebontási erősségének vizsgálata alfa-amiláz aktivitás révén
80 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 1Í>!)1. 71. ÉVF., 2. SZAM A bakterioplankton lebontási erősségének vizsgálata alfa-amiláz aktivitás révén Hegedűs János Fővárosi Vízművek 1134 Budapest, Váci út 23—27. Kivonat: Az alfa-aniiláz aktivitás a vizekben élő baktériumok anyagcsere tevékenységére nagy mértékben jellemző. így lehetőség nyílik a bakterioplankton alfa-amiláz aktivitásának vizsgálata révén a felszíni vizekben éppen zajló lebontási folyamat erősségének meghatározására. A szerző módszerét a Duna ós a Dunába ömlő kis vízfolyások vize kémiai, bakteriológiai és biológiai vizsgálatának eredményei ismeretében több ezer vizsgálat alapján tapasztalati úton alakította ki. Az aktivitási erősség meghatározásával párhuzamosan minden mintából toxikológiai vizsgálatot is végzett. Az aktivitási erősség egyes értékeit egy hót fokozatú értékelési skála segítségével határozta meg. Az aktivitási erősség alapján az egyes vízmintákat a vízügyi gyakorlatban használt vízminősítési osztályokba sorolta. Az alfa-amiláz aktivitás vizsgálata során megállapította a hőmérséklet befolyásoló hatását a bakterioplankton minőségi ós mennyiségi összetételére. Kulcsszavak: bakterioplankton, keményítő, amilóz, amilopektin, alfa-amiláz aktivitás, lebontási erősség, hőmérséklet Bevezetés A szaprobitás „a vízi ekoszisztéma szervesanyagbontásának erőssége". Két formáját — autó- és alloszaprobitás — lehet megkülönböztetni. A szaprobitási fok meghatározására lcémiai (oldott oxigén, nitrogén formák, szulfid ion és kénhidrogén, kémiai oxigén igény, biokémiai oxigén igény és fenéküledék oxigén igényének meghatározása), bakteriológiai (20 °C-on növő telepszám meghatározás), élettani (biomassza index), és biológiai (ekológiai) (Pantle — Buck) módszereket használnakj( Felföldy, 1980). Ezen módszerek közül azonban egyik sem vizsgálja a felszíni vízben éppen zajló lebontási folyamat erősségét. E tényből kiindulva kezdtünk olyan új módszer kialakításához, melynek révén a felszíni vízben, a baktériumok által végzett lebontási folyamatot, az aktivitás erősségét meg lehet határozni. Módszerünkhöz a baktériumok olyan fiziológiai folyamatát választottuk (alfa-amiláz aktivitás), amely a, természetben, így a vizekben élő baktériumok élettevékenységére is nagy mértékben jellemző (Horváth, 1980, Obst, 1984). Ez gyakorlatilag azt jelenti, hogy módszerünk pl. a Pantle—Buck módszerrel szemben lehetővé teszi az erőteljesen eutrofizálódott vizekben is az erőteljesebb lebontás mértékének meghatározását is. Az alfa-amiláz, mint extracelluláris enzim, a természetben előforduló poliszacharid, a keményítő elbontását végzi. A keményítő — (C 6H 1 0O 5) n —a cellulóz mellett a növényvilágban a legelterjedtebb poliszacharid. A keményítőszemcsék két különböző anyagból — amilóz és amilopektin — állnak, amelyek kémiai összetételében különbség nem mutatható ki. Az amilóz több száz — 400— 1000 — alfa 1,4 helyzetben kapcsolódó D-glukózrészből áll. Láncelágazódást nem tartalmaz. Ezzel szemben az amilopektin ezernél több D-glukózrészből épül fel. Ezek azonban nem kapcsolódnak hosszú lánccá, hanem elágazva, ágas-bogas szerkezetet alkotnak. Az amilopektin struktúrájában, kb. 25 D-glukóz rész alfa 1,4 kapcsolódással rövidebb láncot alkot, és sok ilyen rövidebb lánc az alfa 1,6 típusú kötés szerint egymással is összekapcsolódik. Az egyes növények keményítője más és más arányban tartalmazza az amilózt, illetve az amilopektint. A keményítő elbontását végző enzimeknek háromféle típusa alfa, béta és gamma-amiláz ismert. Az alfa-amiláz a keményítőt — amilóz, amilopektin — egyszerre több helyen kezdi bontani. A hidrolízis első termékei kisebb molekulasúlyú poliszacharidok, a dextrinek. A dextrineket ezután 6—7 glukóz részekből álló oligoszachariddá — maltohexaoz, illetve maltoliepataoz — bontja le, és ezekből képződik majd a továbbiak során maltóz. A béta-amiláz a keményítő molekuláját a lánc végi nem redukáló csoportnál támadja, és rögtön maltóz részeket hasít le. Az enzim az amilózt teljesen elcukrosítja. Amilopektin bontása esetén viszont az 1,6-os elágazásoknál a bontóhatás megáll. Tehát a béta-amiláz az amilopektin molekuláját nem tudja kvantitatíve lebontani, a maltóz mellett mindig egy nem erjeszthető, viszonylag alacsonyabb molekulasúlyú dextrin, az ún. ,,határdextrin" is képződik. A gamma-amiláz — amilo-glükozidáz — aktivitással csak néhány gomba faj rendelkezik. Az enzim a keményítőből mindjárt az első lépésben glukóz molekulákat hasít le (Béládi et al., 1978, Bruckner, 1961, Görög, 1968). A baktériumok — néhány gomba és sugárgomba faj is rendelkezik amilolitikus enzim aktivitással — amilázai alfa típusúak. Az algák nem rendelkeznek poliszacharidokat bontó extracelluláris enzimekkel, így amiláz enzimmel sem (Kol et Machay, 1961, Péterfi, 1977, Horváth, 1980).
