Способ культивирования хлореллы

 

Изобретение относится к области промышленной микробиологии. Целью изобретения является повышение прироста биомассы хлореллы при одновременном снижении энергозатрат на ее культивирование и удешевление биомассы . Способ состоит в том, что хлореллу выращивают на питательной среде, содержащей минеральные соли и жидкие отходы, образующиеся при варке и бланшировке картофеля на картофелеперерабатывающих предприятиях, с содержанием сухих веществ 1-1,5%, при следующем соотношении компонентов, г/л: азотно-кислый калий 0,2-0,5, однозамещенный фосфорно-кислый калий 0,06-0,12, фильтрат жидких отходов, образующихся при варке и бланшировке картофеля, остальное, а культивирование ведут при освещенности 4 - 5 тыс.лк. Способ позволяет получить суспензию хлореллы с плотностью 193,75 млн. клеток/мл (сухая биомасса 4,52 г/л) при освещенности 4 - 5 тыс.лк. 3 табл. сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3917690/30-13 (22) 27.06.86 (46) 15.02.88. Бюл. - 6 (71) Научно-производственное обьединение по продуктам питания из картофеля и Институт фотобиологии АН БССР (72) Т.П. Грищенко, И.Я. Овруцкая, Н.Д. Семенович, С.С. Мельников, Е.Е. Мананкина и Е.А. Будакова (53) 576.8.093(088.8) (56) Ляхнович Я.П., Колешко О.И. К вопросу использования соковых вод в смешанных культурах бактерий и хлореллы. — Физиолого-биологические исследования растений. Минск, Наука и техника, 1967, с. 21-26. (54) 0IIOCO8 K J1bTIIBHPOIIAHHII XJI0PEJIJIbi (57) Изобретение относится к области промышленной микробиологии. Целью изобретения является повышение прироста биомассы хлореллы при одновре„„SU„„1373728 а1 (51)4С 12 N 1/12, А 01 Н 13 00 менном снижении энергозатрат на ее культивирование и удешевление биомассы. Способ состоит в том, что хлореллу выращивают на питательной среде, содержащей минеральные соли и жидкие отходы, образующиеся при варке и бланшировке картофеля на картофелеперерабатывающих предприятиях, с содержанием сухих веществ 1-1,57, при следующем соотношении компонентов, г/л: азотно-кислый калий 0,2-0,5, одноэамещенный фосфорно-кислый калий

0,06-0, 12, фильтрат жидких отходов, образующихся при варке и бланшировке картофеля, остальное, а культивирование ведут при освещенности 4

5 тыс.лк. Способ позволяет получить суспензию хлореллы с плотностью

193,75 млн. клеток/мл (сухая биомасса 4,52 г/л) при освещенности 4

5 тыс.лк ° 3 табл.

1373728

Изобретение относится к промышленной микробиологии и может быть применено для культивирования фотоавтотрофных водорослей, например хлореллы.

Цель изобретения — увеличение выхода и удешевление процесса.

Поставленная цель достигается тем, что питательная схема для культивирования хлореллы, содержащая азотно-кислый калий, одноэамещенный фосфорно-кислый калий и картофельное сырье, в качестве картофельного сырья содержит фильтрат жидких отхо- 1r дов, образуемых при варке и бланшировке картофеля, при следующем соотношении компонентов, г/л:

Азотно-кислый калий 0,2-0,5

Однозамещенный фос- 20 форно-кислый калий 0,06-0,12

Фильтрат жидких отходов, образуемых при варке и бланшировке картофеля Остальное до 1 л 25

При этом фильтрат жидких отходов, образуемых при варке и бланшировке картофеля, содержит 1 — 1,5Х сухих веществ.

Фильтрат указанных жидких отходов 30 имеет следующий физико-химический состав: углеводы растворимые 0,0160,024, крахмал 0,69-1,035, минеральные вещества 0,027-0,041, азотистые вещества 0,016-0,024, белок 0,18-0,27, 35 клетчатка 0,033-0,006, жиры 0,0040,006, прочие 0 016-0,024.

Культивирование осуществляют при освещенности 4-5 тыс. лк.

Предлагаемую питательную среду готовят следующим образом.

Для приготовления фильтрата жидкие отходы, образуемые при варке и бланшировке картофеля, направляют 45 в емкости, отстаивают в течение 2030 мин, после чего надосадочную жидкость отфильтровывают с получением фильтрата с концентрацией сухих веществ 1-1,57.. 50

В 100 мл полученного фильтрата вносят 0,2-0 5 г азотно-кислого калия и 0,06-0,12 r однозамещенного фосфорно-кислого калия и тщательно перемешивают, после чего доливают укаэанный фильтрат до общего объема

1 л и подвергают дробной стерилизации

3 раза через сутки при 0,2 атм в течение 30 мин.

Приготовленную таким образом питательную среду переливают в сосуды и засевают маточной культурой Chlorella vulgaris в таком количестве, что" бы исходная концентрация составляла

10 10 клеток/мл суспенэии. Культиб вирование микроводоросли ведут при

22-24 С, освещенности 4-5 тыс. лк и чередовании светового и темнового периодов 12:12 ч. В течение светового периода культуру перемешивают. Выход биомассы хлореллы составляет 4,224,52 г/л сухой биомассы или 186,0193,7 млн.клеток/мл суспенэии.

Пример 1. Для приготовления фильтрата жидкие отходы, образуемые при варке и бланшировке картофеля, направляют в емкости, отстаивают в течение 30 мин, после чего надосадочную жидкость сливают и пропускают через фильтр с получением фильтрата с концентрацией сухих веществ 17..

В 100 мл полученного фильтрата жидких отходов вносят 0,5 г азотнокислого калия и 0,06 г однозамещенного фосфорно-кислого калия и тщательно перемешивают, после чего доливают указанный фильтрат до общего объема

1 л и подвергают дробной стерилизации

3 раза через сутки при 0,2,атм в течение 30 мин.

Приготовленную таким образом питательную среду переливают в сосуды и засевают маточной культурой Chlorella

vulgaris в таком количестве, чтобы исходная концентрация составляла 10 х10 кл/мл суспензии. Культивирование

6 микроводоросли ведут при 22 С, освещенности 4 тыс. лк и чередовании светового и темнового периодов 12:12 ч.

В течение светового периода культуру перемешивают воздухом, Выход биомассы составляет 4,22 г/л при 186,0 >

«10 клеток/мл суспенэии.

Пример 2. Для приготовления фильтрата жидкие отходы, образуемые при варке и бланшировке картофеля, направляют в емкости, отстаивают в течение 25 мин, после чего надосадочную жидкость сливают и пропускают через фильтр с получением фильтрата с концентрацией сухих веществ 1,3Х.

В 100 мл полученного фильтрата жидких отходов вносят 0,2 r аэотнокислого калия и О, 12 r одноэамещенного фосфорно-кислого калия и тщательно перемешивают, после чего указанный фильтрат доливают до общего объема

1373728

1 л и подвергают дробной стерилизации 3 раза через сутки при 0,2 атм в течение 30 мин.

Приготовленную таким образом пи5 тательную среду переливают в сосуды и засевают маточной культурой Chlorella vulgaris в таком количестве, чтобы исходная концентрация составляла

10 10 клеток/мл суспензии. Культиь вирование микроводоросли ведут при

23 С, освещенности 4,5 тыс.лк и чередовании светового и темнового периодов 12:12 ч. В течение светового периода культуру перемешивают, Выход 15 биомассы составляет 4,39 г/л или

188,25.10 клеток/мл суспензии.

: Пример 3. Для приготовления фильтрата жидкие отходы, образуемые при варке и бланшировке картофеля, Zp направляют в емкости, отстаивают в течение 20 мин, после чего надосадочную жидкость сливают и пропускают через фильтр с получением фильтрата с концентрацией сухих веществ 1,5Х. 25

В 100 мл полученного фильтрата жидких отходов вносят 0,3 г азотнокислого калия и 0,08 г однозамещенного фосфорно-кислого калия и тщательно перемешивают, после чего доливают 3р указанный фильтрат до общего объема

1 л и подвергают дробной стерилизации 3 раза через сутки при 0,2 атм в течение 30 мин.

Приготовленную таким образом пи35 тательную среду переливают в сосуды и засевают маточной культурой Chlorella vulgaris в таком количестве, чтобы исходная концентрация составляла

1О 10 клеток/мл суспензии. Культи- 40 ь вирование микроводоросли ведут пои температуре 24 С, освещенности .

5 тыс, лк. и чередовании светового и темнового периодов 12:12 ч. В течение светового периода культуру перемешивают. Выход биомассы составляет

4,52 г/л или 193,75 10 клеток/мл сус6 суспензии.

Пример 4. В 100 мл полученного 1,5Х-ного фильтрата жидких отходов вносят О, 1 r азотно-кислого калия и О, 12 r однозамещенного фосфорно-кислого калия и тщательно перемешивают, после чего доливают указанный фильтрат до общего объема 1 л и подвергают дробной стерилизации

3 раза через сутки при 0,2 атм в течение 30 мин.

Приготовленную таким образом питательную среду переливают в сосуды и засевают маточной культурой Chlorella

vulgaris в таком количестве, чтобы исходная концентрация составляла 10 °

10 клеток/мл суспензии. Купьтивиь рование микроводоросли ведут по примеру 3. Выход биомассы составляет

3,97 г/л или 170,25 10 клеток/мл суспензии.

Пример 5. В 100 мл полученного 1,3Х-ного фильтрата жидких отходов, образуемых при варке и бланшировке картофеля, вносят 0,6 r азотно-кислого калия и 0,1 г однозамещенного фосфорно-кислого калия и тщательно перемешивают, после чего доливают указанный фильтрат до общего объема 1 л и подвергают дробной стерилизации 3 раза через .сутки при

0,2 атм в течение 30 мин.

Приготовленную таким образом питательную среду переливают в сосуды и засевают маточной культурой Chlorella vulgaris в таком количестве, чтобы исходная концентрация составляла 10 10 клеток/мл суспензии. Кульь тивирование микроводоросли ведут по примеру 3. Выход биомассы составляет

4,48 г/л или 192 106 клеток/мл суспензии.

Пример 6. В 100 мл 1,3Х-ного фильтрата жидких отходов, образуемых при варке и бланшировке картофеля, вносят 0,5 r азотно-кислого калия и 0,05 г однозамещенного фосфорно-кислого калия, тщательно перемешивают, после чего доливают указанный фильтрат до общего объема 1 л и подвергают дробной стерилизации

3 раза через сутки при 0,2 атм в течение 30 мин.

Засев маточной культуры Chlorella

vulgaris на приготовленную питательную среду и культивирование микроводоросли осуществляют по примеру 2.

Выход биомассы составляет 4,01 г/л или 172,0 106 клеток/мп суспензии.

Пример 7 ° В 100 мл 1 5Х-ного фильтрата жидких отходов, образуемых при варке и бланшировке картофеля, вносят 0,5 г азотно-кислого калия и О, 13 г однозамещенного фосфорнокислого калия, тщательно перемешивают, после чего доливают указанный фильтрат до общего объема 1 л и подвергают дробной стерилизации 3 ра1373728 за через сутки при 0,2 атм в течение

30 мин.

Засев маточной культуры Chlorella vulgaris на приготовленную питатель5 ную среду и культивирование микроводоросли осуществляют по примеру 3.

Выход биомассы составляет 4,46 г/л или 191,25 10 клеток/мл суспензии.

Пример 8. В 100 мл 0,097-íî-10 го фильтрата жидких отходов, образуемых при варке и бланшировке картофеля, вносят 0,5 г азотно-кислого калия и 0,12 г однозамещенного фосфорно-кислого калия, тщательно перемеши вают, после чего доливают укаэанный фильтрат до общего объема 1 л и подвергают дробной стерилизации 3 раза через сутки при 0,2 атм в течение

30 мин. 20

Засев маточной культуры Ch lore 1 la

vulgaris на приготовленную питательную среду и культивирование микроводоросли осуществляют по примеру 1.

Выход биомассы составляет 3,76 г/л или 161, 12 10 клеток/мл суспензии.

Пример 9. В 100 мл 1,67 †ного фильтрата жидких отходов образуемых при варке и бланшировке картофеля, вносят 0,5 г азотно-кислого калия 0 и О, 12 г однозамещенного фосфорнокислого калия, тщательно перемешивают, после чего доливают указанный фильтрат до общего объема 1 л и подвергают дробной стерилизации 3 раза через сутки при 0,2 атм в течение 30 мин.

Засев маточной культуры Chlorella

vulgaris на приготовленную питательную среду и культивирование микроводоросли осуществляют по примеру 3.

Выход биомассы составляет 4,08 г/л или 175,0.10 клеток/мл суспензии. ь

Фильтрат жидких отходов, образуемых при Варке и бланшировке картофе 45 ля, представляет собой светлую полупрозрачную жидкость — суспензию,содержащую ряд ценных питательных веществ — источников углерода и азота, в том числе крахмал, белок, сахара, 50 незаменимые аминокислоты, а также микроэлементы и биологически активные вещества. При этом осуществление процессов бланшировки и варки приводит к термическому гидролиэу содержащихся в фильтрате органических веществ, что, как показали исследования, обуславливает их лучшую усвояемость хлореллой и тем самым способствует ее лучшему развитию и большему накоплению биомассы и хлорофилла.

Исследования показали, что фильтрат жидких отходов, образуемых при варке и бланшировке картофеля предлагаемой концентрации в сочетании с азотно-кислым и однозамещенных фосфорно-кислым калием, взятыми в предлагаемых количествах, является оптимально сбалансированным питательным субстратом для культивирования хрореллы.

Граничные значения каждого компонента, вводимого в предлагаемую питательную среду, определяли эмпирически путем подбора компонентов и испытания вариантов среды.

Данные по продуктивности культуры хлореллы, в том числе накоплению клеток и сухой биомассы на предлагаемой питательной среде в соответствии с примерами 1-9 (т.е. при заявляемых и запредельных количествах вносимых компонентов), а также на известной среде и среде Тамия, приведены в табл. 1.

Как видно из табл. 1 (примеры 1-3), предлагаемые пределы содержания компонентов являются оптимальнЫми и обуславливают сбалансированность среды по питательному составу, что способствует активному накоплению биомассы хлореллы. Продуктивность хлореллы при ее культивировании на предлагаемой питательной среде увеличивается на 29-337. по сравнению с известной средой в 1,7-1,8 раза по сравнению со средой Тамия.

Введение в питательную среду азотно-кислого калия в количестве менее

0,2 г/л нежелательно, так как приводит к недостаточности азотного питания, что вызывает снижение продуктивности хлореллы (пример 4), а его введение в количестве более 0,5 г/л нецелесообразно, так как не приводит к улучшению достигаемого эффекта (пример 5).

Введение в питательную среду однозамещенного фосфорно-кислого калия в количестве менее 0,06 г/л приводит к нарушению сбалансированности среды по фосфору, что также вызывает снижение продуктивности хлореллы (пример 6), а его введение в количестве более

О, 12 г/л нецелесообразно, так как приводит к излишнему расходу компонен1373728 та без повышения прироста биомассы хлореллы (пример 7).

Исследования показали, что при использовании фильтрата жидких отходов, образуемых при варке и бланшировке картофеля, с концентрацией сухих веществ менее 1Х не обеспечивается потребность хлореллы в углеродном и азотном питании, вследствие чего сни- 1ð жается ее продуктивность (пример 8), а использование фильтрата с концентрацией выше 1,51 нецелесообразно,так как приводит к снижению фотосинтетической активности хлореллы вследствие 1 уменьшения светопроницаемости фильтрата.

Светлый цвет и полупрозрачность предлагаемой питательной среды по сравнению с известной средой в сочетании с более богатым и лучше усвояемым органическим составом обеспечивают повышение прироста биомассы и хлорофилла в условиях пониженной освещенности.

25

Как видно из табл. 2, обеспечение нормальной фотосинтетической активности хлореллы при культивировании ее 35 на предлагаемой питательной среде достигается при освещенности в 2-4 разе меньшей по сравнению с известной средой, что обуславливает снижение энергозатрат соответственно на 226,5- 40

453 кВт ° ч электроэнергии на 1 т суспензии хлореллы.

Сравнительные данные по приросту клеток хлореллы и накоплению в них

Данные, отражающие потребность в освещенности при культивировании хлореллы на предлагаемой питательной среде по сравнению с известной средой 30 приведены в табл. 2. хлорофилла на различных питательных средах представлены в табл. 3.

Как видно иэ табл. 3, использование предлагаемой питательной среды стимулирует работу фотосинтетического аппарата водоросли вследствие большего накопления хлорофилла по сравнению с известной средой и средой Тамия, что в свою очередь обеспечивает больший прирост биомассы как сухой, так и по количеству клеток.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить прирост биомассы хлореллы при одновременном снижении энергозатрат на ее культивирование и снизить затраты на производство биомассы, что обуславливает технико-экономическую эффективность.

Формула изобретения

Способ культивирования хлореллы, включающий культивирование ее на питательной среде, содержащей азотнокислый калий, однозамещенный фосфорно-кислый калий и картофельное сырье при освещении в оптимальных условиях до максимального накопления биомассы, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода и удешевления процесса, в качестве картофельного сырья используют фильтрат жидких отходов, образующихся при варке и бланшировке картофеля, с концентрацией сухих веществ 1-1,5Х при следующем соотношении компонентов, г/л:

Азотно-кислый калий 0,2-0,5

Одноэамещенный фосфорно-кислый калий 0,06-0,12

Указанный фильтрат жидких отходов Остальное а культивирование осуществляют при освещенности 4-5 тыс,лк.

1373728

Состав

186,0

0,5

4,22

0,06

188,25

0,2

4,39

0,12

0,3

193,75, 4,52

0,08

0,1

170,25

3,97

0,12

0,6

192,0

4,48

0,1

Питательная среда, r

1 Азотно-кислый калий

Однозамещенный фосфорнокислый калий

Фильтрат жидких отходов, образуемых при варке и бланшировке картофеля с концентрацией сухих веществ 1Х

2 Азотно-кислый калий

Однозамещенный фосфорно-кислый калий

Фильтрат жидких отходов, образуемых при варке и бланшировке картофеля с концентрацией сухих веществ 1,3Х

3 Азотно-кислый калий

Однозамещенный фосфорнокислый калий

Фильтрат жидких отходов, образуемых при варке и бланшировке картофеля с концентрацией сухих веществ 1,5Х

4 Азотно-кислый калий

Одноэамещенный фосфорнокислый калий

Фильтрат жидких отходов, образуемых при варке и бланшировке картофеля с концентрацией сухих веществ 1,5Х

5 Азотно-кислый калий

Однозамещенный фосфорнокислый калий

Фильтрат жидких отходов, образуемых при варке и бланшировке картофеля с концентрацией сухих веществ 1,5Х

Остальное до 1 л

Остальное до 1 л

Остальное до 1 л

Остальное до 1 л

Остальное до 1 л

Таблица 1

Прирост биомассы хлореллы

Количество Сухая биомасса, млн/клеток/мл г/л суспенэии

1373728

Состав

172,0

0 5

4,01

0,05

4,46

191,25

0,5

О, 13

161, 12

3,76

0,5

0,12

4,08

175,0

0,5

0,12

145,0

3 35

107

Остальное

80,5

2,5

100Х

Питательная среда, r

6 Азотно-кислый калий

Однозамещенный фосфорнокислый калий

Фильтрат жидких отходов, образуемых при варке и бланшировке картофеля с концентрацией сухих веществ 1,37

7 Азотно-кислый калий

Однозамещенный фосфорнокислый калий

Фил ьтр ат жид к их о тх одо в, образуемых при варке и бланшировке картофеля с концентрацией сухих веществ 1,57.

8 Азотно-кислый калий

Однозамещенный фосфорнокислый калий

Фильтрат жидких отходов, образуемых при варке и бланшировке картофеля с концентрацией сухих веществ 0,97

9 Азотно-кислый калий

Однозамещенный фосфорнокислый калий

Фильтрат жидких отходов, образуемых при варке и бланшировке картофеля с концентрацией сухих веществ 1,67.

10 Известная среда

Среда Тамия

Соковые воды крахмального производства (бросовый картофельный сок) 11 Среда Тамия

Остальное до 1 л

Остальное до 1 л

Остальное до 1 л

Остальное до 1 л

Продолжение .табл, 1

Прирост биомассы хлореллы

Количество Сухая биомасса, млн/клеток/мп г/л суспенэии!

1373728

Таблица 2

Прирост биомассы в млн.кл/мл

Освещенность, в тыс. лк

1 Известная

145

10Х

Среда Тамия

Остальное

140

2 То же

tI

Роста не наблюдалось

0,3

0,08

186,0

Таблица 3

КоличестОсвещенСосность тыс,лк тав

100Х

90,5

88, 15

l0X

145,0

20, 09

Остальное

0,3

0,08

193,75

108,9

Остальное до

1 л

Сос- Питательная среда, г тав

Соковые воды крахмального производства (бросовый картофельный сок) 4 Предлагаемая

Азотно-кислый калий

Однозамещенный фосфорнокислый калий

Фильтрат жидких отходов, образуемых при варке и бланшировке картофеля с концентрацией сухих вевеществ 1Х

Питательная среда, r

1 Среда Тамия

2 Известная

Среда Тамия

Соковые воды крахмального производства

3 Предлагаемая

Азотно-кислый калий

Однозамещеныый фосфорнокислый калий

Фильтрат жидких отходов, образуемых при варке и бланшировке картофеля с концентрацией сухих веществ 1,5Х

Остальное до 1 л во млн клеток/мл суспензии

Хлорофилл (а+В),мг/л суспензии

Способ культивирования хлореллы Способ культивирования хлореллы Способ культивирования хлореллы Способ культивирования хлореллы Способ культивирования хлореллы Способ культивирования хлореллы Способ культивирования хлореллы Способ культивирования хлореллы 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к штаммам микроорганизмов - продуцентов белково-каротиновой биомассы

Изобретение относится к штаммам микроорганизмов - продуцентов белково-каротиновой биомассы

Изобретение относится к области микробиологии, экологии и физиологии микроорганизмов

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к экологии, и может быть использовано в природоохранной деятельности для контроля качества вод пресных непроточных водоемов
Наверх