Способ культивирования биомассы с повышенным содержанием липидов



Способ культивирования биомассы с повышенным содержанием липидов
Способ культивирования биомассы с повышенным содержанием липидов
Способ культивирования биомассы с повышенным содержанием липидов
Способ культивирования биомассы с повышенным содержанием липидов
Способ культивирования биомассы с повышенным содержанием липидов

 


Владельцы патента RU 2569149:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ (RU)

Изобретение относится к биотехнологии. Способ предусматривает последовательное осуществление стадий культивирования биомассы микроводорослей на питательной среде в течение 8 суток и создания стрессовых условий в течение 3 суток. Причем внесение нитрата калия в заданном количестве в питательную среду осуществляется на 1-ый и 4-й день культивирования биомассы микроводорослей. Изобретение позволяет получать биомассу микроводорослей с повышенным содержанием липидов. 3 ил., 2 табл.

 

Изобретение относится к области биотехнологических процессов и производств, в частности к способам культивирования биомассы.

Известен способ культивирования микроводорослей на основе штамма "Chlorella vulgaris ИФР №с-111" (Патент на изобретение РФ №;2176667, МПК C12N 1/12, С12М 3/00, С12М 3/04, 2001 г.). Способ предусматривает розлив питательной среды в емкости, инокуляцию суспензии штаммом, освещение культуральной жидкости в процессе роста микроводорослей и поддержание необходимой температуры суспензии. Изобретение обеспечивает интенсификацию процесса выращивания микроводорослей с использованием упомянутого выше штамма и получение стабильной плотности клеток (50-60 млн кл/мл).

Недостатком данного способа является то, что он обеспечивает низкое содержание липидов в биомассе. Данный недостаток объясняется отсутствием дополнительных стадий в процессе культивирования, которые приводили бы к росту содержания липидов.

Известен способ культивирования микроводорослей (Патент на изобретение РФ №2175013, МПК C12N 1/12, A01G 33/00, 2001 г.) и установка для его осуществления. Культивирование микроводорослей осуществляется путем фотосинтеза при воздействии на них радиолюминесцентного излучения и тепла, возбуждаемого проникающими ядерными излучениями, при этом спектр радиолюминесцентного излучения может быть выбран резонансно совпадающим со спектром действия фотосинтеза. Искусственным источником энергии служит источник проникающих ядерных излучений, источником люминесцентного оптического излучения - радиолюминофор, тепло генерируется в среде источника ядерных излучений. В качестве источника ядерных излучений используется ядерный реактор, в том числе реактор - размножитель с уран-ториевым циклом, в том числе в виде решетки из ядерных радиолюминесцентных ламп, которые со всех сторон окружены светоприемными кюветами с суспензией культивируемых микроводорослей.

Недостатком данного способа также является то, что он обеспечивает низкое содержание липидов в биомассе. Данный недостаток объясняется отсутствием дополнительных стадий в процессе культивирования, которые приводили бы к росту содержания липидов в готовом биодизельном топливе. Кроме того, недостатком данного способа является также применение дорогостоящего компонента, являющегося прекурсором, - радиолюминофора.

Наиболее близким к предлагаемому решению является способ культивирования микроводорослей биотопливного назначения (Патент на изобретение №:2497944, МПК C12N 1/12 (2006.01), C12Q 1/00 (2006.01)). Данный способ включает две стадии альголизации. На первой стадии осуществляют альголизацию первичным инокулятом культуры, преимущественно Chlorella vulgaris BIN, полученным в фотобиореакторе, синхронно или со сдвигом по времени многофункциональных закрытых бассейнов со светопроницаемыми ограждениями. Вторую стадию культивирования микроводорослей начинают путем отбора из бассейнов вторичного инокулята при температуре воды в открытых водоемах 12-18°C и продолжают его подачу в открытые водоемы до достижения в них требуемой объемной плотности микроводорослей. Частично отбирают вторичный инокулят из бассейна в качестве готового продукта в весенний и осенний периоды при температуре воды в них в диапазоне 8-12°C, при этом в многофункциональные бассейны добавляют равное количество воды с растворенными в ней биогенами.

Несмотря на увеличение производительности по объему получаемой биомассы данный способ не позволяет получать концентрацию липидов более 10%.

Задачей изобретения является получение биомассы микроводорослей Chlorella vulgaris с повышенным содержанием липидов.

Решение технической задачи достигается за счет создания стрессовых условий при культивировании.

Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.

Технический результат достигается тем, что создание стрессовых условий обеспечивается изменением состава подаваемой питательной среды путем исключения из нее нитрата калия.

Культивирование биомассы Chlorella vulgaris заключается в создании благоприятных условий: температуры 29-30°C, уровня pH 5,5-8,5, содержания углекислого газа 1-2%, уровня освещенности 25000-30000 лк, соотношения темновой и световой фаз: 2 часа (темнота): 22 часа (свет) и подаче посевного материала в количестве 20% от количества питательной среды. При этом последовательно осуществляются стадии культивирования биомассы клеток микроводорослей Chlorella vulgaris в течение 8 суток и создания стрессовых условий для стимулирования накопления внутриклеточных липидов в течение 3 суток. При этом в составе подаваемой питательной среды отсутствует нитрат калия (табл. 1).

Внесение нитрата калия в питательную среду в количестве 3,2 г на 1 л суспензии осуществляется в 1-й день одновременно с внесением маточной культуры микроводорослей Chlorella vulgaris в биореактор и на 4-й день культивирования из-за дефицита азота, возникающего в процессе роста и жизнедеятельности биомассы микроводорослей.

Осуществление культивирования прироста биомассы в течение 8 суток позволяет обеспечить достижение максимально возможной концентрации микроводорослей в суспензии, а создание стрессовых условий в течение последующих 3-х суток позволяет обеспечить накопление максимального количества неполярных липидов.

Стрессовые условия обеспечиваются за счет создания дефицита азота в питательной среде в результате его исчерпания микроводорослями в процессе роста при продолжающейся фиксации углекислого газа в процессе фотосинтеза и наступления липогенной фазы, характеризующейся накоплением нейтральных липидов в количествах, в 4-6 раз превышающих их содержание в клетках в отсутствие стрессовых условий (41% - против 7,3% у ближайшего аналога).

Использование питательной среды приведенного в табл. 1 состава позволяет обеспечить создание стрессовый условий за счет отсутствия в ней нитрата калия. Использование в качестве посевного материала микроводорослей вида Chlorella vulgaris позволяет обеспечить высокий выход нейтральных липидов при разрушении клеточных оболочек микроводоросли.

Подтверждением эффективности предлагаемого метода являются результаты культивирования различных штаммов биомассы микроводорослей Chlorella vulgaris, приведенные в табл. 2. и на рисунках 1-3.

Определение качественного состава получаемых липидов (содержание полярных и нейтральных липидов) осуществлялось методом тонкослойной хроматографии. Определение количественного состава липидных компонентов осуществлялось денситометрически. Полярные липиды представляли собой смесь фосфолипидов и гликолипидов; неполярные липиды - смесь 1,2 - диглицеридов, 1,3 - диглицеридов, ко -фермента Q, триглицеридов, витамина К, сквалена, эфиров воска.

Полученные данные позволяют заключить, что предлагаемый способ культивирования позволяет получить биомассу микроводорослей Chlorella vulgaris с повышенным содержанием липидов.

Способ культивирования биомассы микроводорослей Chlorella vulgaris, предусматривающий последовательное осуществление стадий культивирования биомассы микроводорослей на питательной среде, содержащей (в г/л): Na2HPO4 - 0,23, MgSO4 - 0,125, FeSO4 - 0,003, ЭДТА - 0,037, HBO3 - 2,86, ZnSO4×7H2O - 0,1, CuSO4×7H2O - 0,1, MnCl2×4H2O - 0,8, MnO3 - 176,4, NHVO3 - 229,6, в течение 8 суток и создания стрессовых условий в течение 3 суток, при этом внесение нитрата калия в питательную среду осуществляется на 1-ый и 4-ый день культивирования биомассы микроводорослей в количестве 3,2 г на 1 л суспензии.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области биотехнологии. Штамм Komagataeibacter xylinus депонирован во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ) под регистрационным номером ВКПМ В-12068.

Изобретение относится к сельскохозяйственной микробиологии. Предложен штамм клубеньковых бактерий Bradyrhizobium japonicum ВКМ B-2629D для изготовления бактериального удобрения под сою.

Изобретение относится к промышленной микробиологии. Биопрепарат содержит гидролизат, содержащий продукт анаэробной ферментации смеси листьев растений, свекольной или тростниковой мелассы и воды, взятых в заданных соотношениях, и культуральную жидкость, образованную в процессе получения микробной массы аборигенных углеводородокисляющих микроорганизмов при заданном соотношении компонентов.

Изобретение относится к микробиологии. Штамм бактерий Staphylococcus aureus 113, обладающий антилизоцимной активностью, депонирован в Государственной коллекции микроорганизмов нормальной микрофлоры ФБУН «МНИИЭМ им.
Изобретение относится к биотехнологии. Штамм Streptococcus salivarius М-11, обладающий высокой антагонистической активностью, депонирован во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов под регистрационным номером ВКПМ В-11174 и может быть использован при производстве кисломолочных продуктов.

Предлагаемое изобретение относится к биотехнологии. Способ предусматривает приготовление питательной среды на основе осветленной творожной сыворотки, стерилизацию и охлаждение.

Изобретение относится к биотехнологии, прикладной микробиологии и может быть использовано для получения эфирного масла. Штамм Eremothecium ashbyi Guill.

Изобретение относится к пищевой промышленности. Предложен способ получения пищевого продукта из очищенных от лузги семян подсолнечника.

Изобретение относится к биотехнологии, прикладной микробиологии и может быть использовано для получения эфирного масла. Штамм Eremothecium ashbyi Guill.

Изобретение относится к микробиологической промышленности и может быть использовано в биотехнологии, генетической инженерии, медицине и ветеринарии. Предложено применение РНКаза Bacillus sp.

Изобретение относится к области выращивания хлореллы. Предложен способ выращивания хлореллы.

Изобретение относится к биотехнологии. Штамм зеленой микроводоросли Acutodesmus obliquus Syko-A Ch-055-12, обладающий способностью снижать содержание загрязняющих веществ в сточной воде, депонирован в Коллекции Микроводорослей ИФР РАН (IPPAS) под регистрационным номером IPPAS S-2016.
Изобретение относится к биотехнологии. Питательная среда для культивирования микроводорослей содержит минеральный ионит «Ionsorb™», стабилизированный куриный помет и водопроводную воду в заданном соотношении компонентов.

Изобретение относится к области биохимии. Предложен способ переработки послеспиртовой барды.

Изобретение относится к фотобиотехнологии. Штамм микроводоросли Chlorella vulgaris 711-54 обладает высокими показателями степени очистки сточных вод сельскохозяйственных и спиртовых производств, значительной продуктивностью и высоким содержанием ценных соединений в биомассе.

Группа изобретений относится к области получения искусственной нефти из парниковых газов. Предложен способ получения искусственной нефти из газа, содержащего CO2, искусственная нефть, полученная вышеуказанным способом, применение искусственной нефти, а также применение газа, содержащего CO2 в предложенном способе.
Изобретение относится к области выращивания одноклеточных фотосинтезирующих микроорганизмов. Предложен способ культивирования фотосинтезирующих микроорганизмов в фотобиореакторе закрытого типа с рабочим объемом, содержащим культуральную жидкость.

Способ получения фикоэритрина из красной микроводоросли относится к биотехнологии и предназначен для получения натурального пигмента из микроводоросли в лабораторных и промышленных условиях.
Изобретение относится к микробиологии, а именно к способам выделения бактериологически чистых культур морских микроводорослей. Способ получения бактериологически чистых культур морских сине-зеленых микроводорослей предусматривает химическую стерилизацию культур микроводорослей путем обработки их в растворе стерильной морской воды, содержащей 0,1% фенола и 1,0% этилового спирта.

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к технологии непрерывного выращивания планктонных водорослей, преимущественно хлореллы. Установка содержит расположенные на каркасе два аквариума для суспензии, светильники, емкости для приготовления питательного раствора и для сбора и хранения готовой суспензии, соединенные с аквариумами трубопроводами. Два аквариума для суспензии микроводорослей установлены на каркасе с возможностью изменения расстояния между ними и соединены между собой в нижней части вертикальных стенок трубопроводом для уравновешивания объема суспензии в обоих аквариумах. Каждый аквариум для суспензии имеет два сливных отверстия, одно из них выполнено в нижней части боковой стенки для слива готовой суспензии хлореллы и ее отвода по трубопроводу в емкость для сбора и хранения суспензии, а второе отверстие выполнено в нижней плоскости. Один из аквариумов для суспензии выполнен с возможностью выращивания маточной культуры и обеспечением единого биотехнологического процесса. Светильники в каждом аквариуме расположены эксцентрично по отношению к продольной оси его. Светильник, размещенный между аквариумами, крепится на отдельной раме независимо от каркаса и аквариумов с возможностью свободного перемещения и съема при переходе на солнечное освещение. Емкость для питательного раствора размещена по уровню выше аквариумов и имеет выполненные в вертикальной боковой стенке два отверстия, первое из которых расположено на уровне 0,5 объема, а второе - в придонном слое с возможностью присоединения к ним трубопроводов для слива питательного раствора в аквариумы. Изобретение обеспечивает повышение производительности культивирования хлореллы, удобство эксплуатации и безопасность работы. 2 ил.
Наверх