The influence of submicron particles of photocatalytically active heavy metal oxides on the content of organic acids in the cultivation medium of filamentous biodestructors fungi

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The effect of submicron particles of heavy metal oxides WO3, CsTeMoO6 и RbTe1.5W0.5O6 with photocatalytic activity on the content of organic acids in the culture medium of fungi Aspergillus niger, Chaetomium globosum, Penicillium chrysogenum was studied. It has been shown that submicron particles WO3, CsTeMoO6 и RbTe1.5W0.5O6 are able to influence the concentration and composition of organic acids produced by the studied biodestructor fungi both in darkness and under the influence of light, and the effect is multidirectional. In a number of experimental variants, a decrease in the content of individual organic acids in the culture medium of the studied fungi was observed. At the same time, under the action of CsTeMoO6, the concentration of lactic acid in the culture medium of Aspergillus niger increased many times. A similar trend was observed for succinic acid in the case of Penicillium chrysogenum under the action of RbTe1.5W0.5O6 and Chaetomium globosum under the action of CsTeMoO6 in dark conditions. It was noted that in some cases, under the action of the studied particles, there was an absence of individual organic acids in the mushroom culture medium compared with the control. A decrease in the content of organic acids in the culture medium in both dark and light conditions for all fungi was observed only in the case of WO3. In most cases, the studied biocides, both in the dark and in the light, caused a decrease in the total content of organic acids in the culture medium. This allows us to talk about the inhibition of acid formation processes in fungi by these compounds, which explains the expediency of using them as a means of protecting materials from microbiological damage caused by microscopic fungi.

Full Text

Restricted Access

About the authors

N. A. Anikina

Lobachevsky State University

Author for correspondence.
Email: undinaf@gmail.com
Russian Federation, Nizhny Novgorod, 603022

Ya. L. Shirokov

Lobachevsky State University

Email: yarshirokov@gmail.com
Russian Federation, Nizhny Novgorod, 603022

O. N. Smirnova

Lobachevsky State University

Email: protectfun@mail.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod, 603022

V. F. Smirnov

Lobachevsky State University

Email: biodeg@mail.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod, 603022

A. Yu. Shishkin

Lobachevsky State University

Email: uandshi@yandex.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod, 603022

References

  1. Azam A., Ahmed A.S., Oves M. et al. Antimicrobial activity of metal oxide nanoparticles against Gram-positive and Gram-negative bacteria: a comparative study. Int. J. Nanomedicine. 2012. V. 7. P. 6003–6009. https://doi.org/10.2147/IJN.S35347
  2. Cao C.N., Thi T.L.N., Thi T.H.D. et al. Identification and glass biodeterioration of Chaetomium globosum TTHF1–3 isolated from optical instrument at Thai Hoa, Nghe An province. VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology. 2021. V. 37 (4). P. 104–112. https://doi.org/10.25073/2588-1140/vnunst.5315
  3. Cruz-Luna A.R., Cruz-Martínez H., Vásquez-López A. et al. Metal nanoparticles as novel antifungal agents for sustainable agriculture: Current advances and future directions. J. Fungi. 2021. V. 7 (12). 1033. https://doi.org/10.3390/jof7121033
  4. Fukina D.G., Koryagin A.V., Koroleva A.V. et al. Photocatalytic properties of β-pyrochlore RbTe1.5W0.5O6 under visible-light irradiation. J. Solid State Chem. 2021. V. 300. P. 122235. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2021.122235
  5. Fukina D.G., Koryagin A.V., Koroleva A.V. et al. The role of surface and electronic structure features of the CsTeMoO6 β-pyrochlore compound during the photooxidation dyes process. J. Solid State Chem. 2022a. V. 308. P. 122235. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2022.122939
  6. Fukina D.G., Koryagin A.V., Volkova N.S. et al. Features of the electronic structure and photocatalytic properties under visible light irradiation for RbTe1.5W0.5O6 with β-pyrochlore structure. Solid State Sciences. V. 126. 2022b. P. 106858. https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2022.106858
  7. Hao X., Yang K., Zhang D. et al. Insight into degrading effects of two fungi on polyurethane coating failure in a simulated atmospheric environment. Polymers. 2023. V. 15 (2). P. 328. https://doi.org/10.3390/polym15020328
  8. Jiang L., Pettitt T.R., Buenfeld N. et al. A critical review of the physiological, ecological, physical and chemical factors influencing the microbial degradation of concrete by fungi. Build. Environ. 2022. 2022. Art. 108925. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2022.108925
  9. Jiao W., Liu X., Li Y. et al. Organic acid, a virulence factor for pathogenic fungi, causing postharvest decay in fruits. Mol. Plant Pathol. 2022. V. 23 (2). P. 304–312. https://doi.org/10.1111/mpp.13159
  10. Kobzar A.I. Applied mathematical statistics. Fizmatlit, Moskva. 2006. (In Russ.)
  11. Kubicek C.P., Punt P., Visser J. Production of organic acids by filamentous fungi. In: M. Hofrichter (ed.). Industrial applications. The Mycota, V. 10. Springer, Berlin, Heidelberg, 2011, pp. 215–234.
  12. Magnuson J.K., Lasure L.L. Organic acid production by filamentous fungi. Advances in fungal biotechnology for industry, agriculture, and medicine. In: J.S. Tkacz, L. Lange (eds). Advances in fungal biotechnology for industry, agriculture, and medicine. Springer, Boston, 2004, pp. 307–340.
  13. Meher S.R. Transition metal oxide-based materials for visible-light-photocatalysis. In: Nanostructured materials for visible light photocatalysis. 2022. P. 153–183. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-823018-3.00021-X
  14. Prakash J., Krishna S.B.N., Kumar P. et al. Recent advances on metal oxide based nano-photocatalysts as potential antibacterial and antiviral agents. Catalysts. 2022. 12. Art. 1047. https://doi.org/10.3390/catal12091047
  15. Rybakov Yu.A. Test cultures of micromycetes for studying antimycotics and evaluating the fungal resistance of industrial materials. Biotekhnologiya. 2022. V. 38 (6). P. 101–111. (In Russ.) https://doi.org/10.56304/S0234275822060114
  16. Semenycheva L.L., Smirnov V.F., Smirnova O.N. et al. Antimicrobial effect of submicron complex oxide particles CsTeMoO6 under visible light. Appl. Sci. (Switzerland). 2024. V. 14 (2). P. 889. https://doi.org/10.3390/app14020889
  17. Shishkin A. Yu., Smirnov V.F., Shalaginova I.A. et al. Antifungal activity of submicrometer particles of complex metal oxides with photocatalytic activity. Microbiology. 2024. V. 93. P. 511–515. https://doi.org/10.1134/S0026261723605067
  18. Slavin Y.N., Bach H. Mechanisms of antifungal properties of metal nanoparticles. Nanomaterials (Basel). 2022. V. 12 (24). Art. 4470. https://doi.org/10.3390/nano1224447
  19. Smirnov V.F., Shishkin A. Yu., Smirnova O.N. et al. Study of the antimicrobial activity of submicron particles of metal oxides based on tungsten under light and dark exposure conditions. Nanobiotechnol. Reports. 2022. V. 17 (2). P. 235–243. https://doi.org/10.1134/S2635167622020161
  20. Smirnov V.F., Smirnova O.N., Anikina N.A. et al. The effect of biocides on the content of organic acids in fungi that destruct technical products used in tropical climates (Vietnam). Corrosion: materials, protection. 2020. № 6. P. 39– 48. (In Russ.) https://doi.org/10.31044/1813-7016-2020-0-6-39-48
  21. Sukharevich V.I. Protection against biological damage caused by fungi. SPb., 2009. (In Russ.).
  22. Tamilselvi R., Kalaiarasi M., Elumalai M. et al. Antimicrobial activity of metal oxide nanoparticles. Biomed. Pharmacol. J. 2024. V. 17 (3). P. 1757–1767. https://dx.doi.org/10.13005/bpj/2981
  23. Vlasov A.D., Sazanova K.V., Hosid E.G. et al. Experience of using antifungal Rocima GT for protection of paper from biological damage caused by fungi. Appl. Microbiol. 2022. V. 2. P. 185–196. https://doi.org/10.3390/applmicrobiol2010013
  24. Wierckx N., Agrimi G., Lübeck P.S., Steiger et al. Metabolic specialization in itaconic acid production: a tale of two fungi. Current Opin. Biotechnol. 2020. V. 62. P. 153–159. https://doi.org/10.1016/j.copbio.2019.09.014
  25. Кобзарь А.И. (Kobzar) Прикладная математическая статистика. М.: Физматлит, 2006. 816 с.
  26. Рыбаков Ю.А. (Rybakov) Тест-культуры микромицетов для проведения исследований антимикотиков и оценки грибостойкости промышленных материалов. Биотехнология. 2022. T. 38 (6). C. 101–111.
  27. Смирнов В.Ф., Смирнова О.Н., Аникина Н.А. и др. (Smirnov et al.) Действие биоцидов на содержание органических кислот у грибов-деструкторов технических изделий, эксплуатируемых в условиях тропического климата (Вьетнам). Коррозия: материалы, защита. 2020. № 6. С. 39–48.
  28. Сухаревич В.И. (Sukharevich) Защита от биоповреждений, вызываемых грибами. СПб.: ЭЛБИ-СПб, 2009. 207 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Content of organic acids produced by the fungus Chaetomium globosum in culture medium containing submicron particles of WO3 (A), RbTe1.5W0.5O6 (B) and CsTeMoO6 (C) under dark (T) and light (C) conditions.

Download (635KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Content of organic acids produced by the fungus Aspergillus niger in culture medium containing submicron particles of WO3 (A), RbTe1.5W0.5O6 (B) and CsTeMoO6 (C) under dark (T) and light (C) conditions.

Download (578KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Content of organic acids produced by the fungus Penicillium chrysogenum in culture medium containing submicron particles of WO3 (A), RbTe1.5W0.5O6 (B) and CsTeMoO6 (C) under dark (T) and light (C) conditions.

Download (618KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».