Aptitudes des polymères extracellulaires (PEC), extraits de huit souches bactériennes environnementales à complexer Pb et Ni

Study of exocellular polymers (EPS), extracted from eight environmental bacterial strains to complex Pb and Ni

Laboratoire des Sciences de l'Eau et de l'Environnement, Faculté des Sciences et Techniques, 123, avenue Albert Thomas, 87060 Limoges, Cedex - France

Résumé

L'objectif de ce travail est de fournir des informations sur le potentiel des polymères extracellulaires (PEC), extraits de huit souches de bactéries isolées à partir d'un environnement aqueux (boues activées), à complexer le plomb et le nickel. Six souches de bacilles à gram négatif, une souche de cocci à gram positif et une souche de bacille à gram positif ont été isolées et sélectionnées. Du fait de leur origine, ces souches bactériennes sont aptes à se développer dans les biofilms des réseaux de distribution, de collecte des eaux ou des canalisations permettant de véhiculer la ressource en eau potable.

Après culture sur milieu solide (PCA, Difco), l'extraction des PEC des bactéries a été effectuée par sonication et ultracentrifugation. Les PEC extraits à partir des cultures pures de bactéries se composent principalement de protéines et présentent une faible quantité de polysaccharides et d'acides uroniques. Les PEC extraits présentent deux pKa apparents. Le pKa1 des PEC varie entre 6,8 et 8,0 tandis que le pKa2 évolue entre 9,7 à 10,1. Les spectres infrarouge montrent la présence des mêmes groupes fonctionnels sur tous les PEC étudiés.

Les capacités des PEC à complexer Pb et Ni ont été étudiées à pH 7 à partir de titrations polarographiques. Les courbes de titration ont été exploitées par les modèles de Chau et de Ruzic. Tous les PEC étudiés présentent une capacité de complexation plus élevée pour Pb que pour Ni. Les données de la littérature, la composition biochimique, la teneur en phosphore des PEC ainsi que la valeur du pKa1 indiquent que les groupements carboxyliques des molécules organiques des PEC et le phosphore jouent un rôle prédominant dans la complexation des métaux lourds par les PEC à pH 7. Néanmoins, d'autres mécanismes tels que des interactions électrostatiques, des échanges ioniques et précipitations, peuvent avoir un rôle dans la fixation des métaux lourds par les PEC bactériens.

Abstract

This paper provides information on the metal complexation potential of Extracellular Polymeric Substances (EPS), extracted from eight pure cultures of bacteria isolated from aqueous environment.

The EPS extracted from pure bacteria cultures are mainly composed of proteins and low quantities of polysaccharides and uronic acids. The EPS studied present two apparent pKa. The pKa1 varied in the range 6.8 to 8.0 for bacteria EPS. The value for the pKa2 of the bacteria EPS vary in the range 9.7 to 10.1. pKas and the IR spectra show the presence of the same functional groups on all the EPS studied. The ability of EPS to complex Pb and Ni, was studied at pH 7 with Chau and Ruzic's models using polarography titration. All of the EPS exhibited a greater ability to complex Pb than Ni, at pH 7.

Literature data, IR data and EPS phosphorous content, supported by the EPS pKa, revealed that carboxylic and phosphoric groups may play a major role in the binding of metals at pH 7. Nevertheless, other mechanisms such as precipitation, ionics exchange and electrostatic interactions may be considered.