Способ получения биомассы диатомовой водоросли cylindrotheca closterium

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано при промышленном получении биомассы диатомовой водоросли Cylindrotheca closterium. Способ предусматривает выращивание культуры диатомовой водоросли Cylindrotheca closterium в течение 7-10 суток в плоскопараллельных культиваторах с рабочей толщиной слоя 2-5 см при круглосуточном освещении 13,5 клк на модифицированной питательной среде до плотности 5-7 г сухой биомассы на 1 л культуры. Изобретение позволяет повысить выход биомассы культуры микроводоросли. 1 табл., 2 пр., 2 ил.

 

Изобретение относится к биотехнологии микроводорослей и может быть использовано при промышленном получении биомассы диатомовой водоросли Cylindrotheca closterium.

Микроводоросль С. closterium является ценным сырьем для получения биологически активных веществ. Она содержит в достаточном количестве полиненасыщенные жирные кислоты (40% от общего содержания жирных кислот) и каротиноиды, что предполагает возможность ее массового культивирования. Содержание фукоксантина в клетках составляет 78% от общего количества каротиноидов (Das et al., 2008; Peng et al., 2011). Известно, что фукоксантин обладает антиоксидантными, антимутогенными и антиканцерогенными свойствами, которые обусловливают его антиокислительное действие (Kotake-Nara et al., 2001; Das et al., 2008). Благодаря этим ценным качествам биомасса Cylindrotheca closterium широко применяется в мировой практике в качестве кормовых добавок для двустворчатых моллюсков.

Известен способ (см. Guillardet al., 1963), в котором микроводоросль С. closterium культивировали на питательной среде F/2 с содержанием NaNO3 - 7,5 мг·л-1; NaH2PO4×2H2O - 5 мг·л-1; Na2SiO3×9H2O - 30 мг·л-1; Na2EDTA - 4,36 мг·л-1; FeSO4×7H2O - 3,15 мг·л-1 в колбах объемом 125 мл при освещенности 240 мк·моль·фотон·м-2·с-1 и температуре 27°С в накопительном режиме культивирования (Kingston, 2009). При таких условиях культивирования зафиксирована максимальная плотность культуры (2,94±0,02).106 клеток на 1 мл.

Известен способ, в котором культуру С.closterium выращивали на питательной среде F/2 (Guillard et al., 1963) с содержанием NaNO3 - 7,5 мг·л-1; NaH2PO4×2H2O - 5 мг·л-1; Na2SiO3×9H2O - 30 мг·л-1; Na2EDTA - 4,36 мг·л-1; FeSO4×7H2O - 3,15 мг·л-1 в колбах объемом 200 мл при различных уровнях освещенности: при высоком уровне - 268 мк·моль·фотон·м-2·с-1 и при низком уровне - 27 мк·моль·фотон·м-2·с-1 и температуре 15°С в накопительном режиме культивирования (Rijstenbil, 2003). При высоком уровне освещения зафиксирована максимальная плотность культуры (5±0,02)·105 клеток на 1 мл.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является способ выращивания Cylindrotheca closterium на питательной среде F (Guillard, Ryther, 1963) с содержанием NaNO3 - 150 мг·л-1; NaH2PO4×2H2O - 10 мг·л-1; Na2SiO3×9H2O - 60 мг·л-1; Na2EDTA - 8,72 мг·л-1; FeSO4×7H2O - 6,3 мг·л-1 в колбах объемом 250 мл при освещенности 180 мк·моль·фотон·м-2·с-1 и температуре 20°С в накопительном режиме культивирования (Affan et al., 2009). При таких условиях культивирования зафиксированы максимальная плотность культуры (7,2±0,02)·104 клеток на 1 мл и выход биомассы 1,6 г сухого вещества на 1 л культуры. Недостаток данного метода заключается в получении небольшого количества биомассы культуры Cylindrotheca closterium из-за использования питательной среды F, обедненной биогенными элементами.

В основу изобретения «Способ культивирования диатомовой водоросли Cylindrotheca closterium» поставлена задача увеличения выхода биомассы культуры микроводоросли путем увеличения скорости роста и накопления биомассы Cylindrotheca closterium.

Поставленная задача достигается тем, что культуру диатомовой водоросли Cylindrotheca closterium выращивают на модифицированной питательной среде (табл. 1). Модификация заключается в увеличении концентрации всех биогенных элементов среды соответственно представлениям о субстрат зависимом росте микроорганизмов в культуре (Тренкеншу, 2010 а, б). Показано, что использование обедненной стандартной питательной среды F для интенсивного культивирования С. closterium с целью накопления биомассы нецелесообразно. Но при увеличении концентрации биогенных элементов (см. Фиг. 1) угол наклона накопительной кривой повышается, т.е. продуктивность культуры в начальный момент времени зависит от концентрации биогенных элементов в среде. Максимальное значение плотности культуры (8·106 кл.·мл-1) в стационарной фазе роста, так же, как и продуктивность, прямо пропорционально зависит от концентрации биогенных элементов в среде.

Выращивание осуществляется при круглосуточном освещении 13,5 клк в накопительном режиме в культиваторах с рабочей толщиной освещаемого слоя 2 и 5 см. При таких условиях культивирования выход биомассы микроводоросли С.closterium составляет 6,98 г сухого вещества на 1 л культуры в культиваторе с рабочей толщиной освещаемого слоя 2 см и 4,94 г сухого вещества на 1 л культуры в культиваторе с рабочей толщиной освещаемого слоя 5 см (см. Фиг. 1 и Фиг. 2).

Общим для прототипа (Affan et al., 2009) и заявляемого способа является применение накопительного режима культивирования. Основное отличие от прототипа заключается в том, что в заявляемом способе при культивировании используется питательная среда, обогащенная макро и микроэлементами, количественный состав которой авторами был подобран в результате экспериментов.

Способ поясняется иллюстрациями. Фиг. 1 - Динамика плотности накопительной культуры С. closterium при различной концентрации биогенных элементов в питательной среде, выращенной в культиваторе с рабочей толщиной освещаемого слоя 5 см. Фиг. 2 - Динамика плотности накопительной культуры С.closterium при различной концентрации биогенных элементов в питательной среде, выращенной в культиваторе с рабочей толщиной освещаемого слоя 2 см.

Способ культивирования одноклеточной диатомовой водоросли С.closterium реализуется следующим образом.

Для культивирования использовалась диатомовая водоросль С.closterium, коллекционное хранение которой осуществлялось на питательной среде F/2 при температуре 20-21°С. Для получения инокулята культуру водоросли в течение 5-7 дней выращивают методом накопительной культуры на среде F, в которой концентрации всех биогенных элементов увеличены в пять раз (5F) при освещении 6 клк. при непрерывном барботаже воздухом (1 л·мин-1·л-1 культуры).

Для засева культиваторов используют активно делящуюся культуру, взятую на линейной стадии роста, когда ее продуктивность максимальна. Суспензию клеток вносят в культиваторы из такого расчета, чтобы начальная плотность культур составляла не менее 0,1-0,2 г сухого вещества на 1 л культуры. Процесс культивирования осуществляют на модифицированной питательной среде (табл. 1).

Пример 1

Для культивирования использовали штамм из коллекции культур микроводорослей отдела экологической физиологии водорослей ИМБИ им. А.О. Ковалевского РАН.

Для получения инокулята штамм в течение 7 суток выращивали методом накопительной культуры в колбах объемом 1 л при освещении 6 клк на питательной среде F, в которой концентрации всех биогенных элементов увеличены в пять раз (5F). Полученную культуру использовали в качестве инокулята. Культуру переносили в культиваторы плоскопараллельного типа объемом 3 л c рабочей толщиной слоя 5 см, содержащие модифицированную питательную среду (табл. 1), и продолжали выращивать в течение 7 суток при освещении 13,5 клк и непрерывном барботаже воздухом со скоростью 1 л·мин-1·л-1 культуры, и при температуре 20-21°С до плотности 5 г сухой биомассы на 1 л культуры. Выход сухой биомассы в стационарной фазе роста составил 5 г на 1 л культуры.

Пример 2

Для культивирования использовали штамм из коллекции культур микроводорослей отдела экологической физиологии водорослей ИМБИ им. А.О. Ковалевского РАН.

Для получения инокулята штамм в течение 7 суток выращивали методом накопительной культуры в колбах объемом 1 л при освещении 6 клк на питательной среде F, в которой концентрации всех биогенных элементов увеличены в пять раз (5F). Полученную культуру использовали в качестве инокулята. Культуру переносили в культиваторы плоскопараллельного типа объемом 2 л с рабочей толщиной слоя 2 см, содержащие модифицированную питательную среду (табл. 1), и продолжали выращивать в течение 10 суток при освещении 13,5 клк и непрерывном барботаже воздухом со скоростью 1 л·мин-1·л-1 культуры, и при температуре 20-21°С до плотности 7 г сухой биомассы на 1 л культуры. Выход сухой биомассы в стационарной фазе роста составил 7 г на 1 л культуры.

Таким образом, продуктивность по биомассе в известном способе в 25 раз ниже, чем в предлагаемом способе.

Источники информации

1. Тренкеншу Р.П. Простейшие модели роста микроводорослей. 5. Скорость энергообмена // Экология моря. - 2010 а. - Спец. вып. 80: Биотехнология водорослей. - С. 79-84.

2. Тренкеншу Р.П. Простейшие модели роста микроводорослей. 6. Предельные скорости роста // Экология моря. - 2010 б. - Спец. вып. 80: Биотехнология водорослей. - С. 85-91.

3. Affan А., Нео S-.J., Jeon Y-.J., Lee J.-В. Optimal growth conditions and antioxidative activities of Cylindrotheca closterium // J. Phycol. - 2009. - 45. - P. 1405-1415.

4. Das, S.K., Hashimoto, Т., Kanazawa, K. Growth inhibition of human hepatic carcinoma HepG2 cells by fucoxanthin is associated with down regulation of cyclin D // Biochim. Biophys. Acta. - 2008. - 4. - P. 743-749.

5. Guillard, R.R., Ryther, J.H. Studies on marine planktonic diatoms. I. Cyclotella nana Husted and Detonula confervacea (Cleve) Cran // Can J. Microbiol. - 1963. -8. - P. 229-239.

Способ получения биомассы диатомовой водоросли Cylindrotheca closterium, предусматривающий получение инокулята и культивирование культуры в накопительном режиме на питательной среде F, отличающийся тем, что культуру диатомовой водоросли Cylindrotheca closterium выращивают в течение 7-10 суток в плоскопараллельных культиваторах с рабочей толщиной слоя 2-5 см и при круглосуточном освещении 13,5 клк на модифицированной питательной среде, имеющей состав, г·л-1:

Na2SiO3x9H2O 3,00
NaNO3 7,50
ΝaΗ2ΡO4x2H2O 0,50
Na2EDTA 0,872
FeSO4х7H2O 0,63
NaMoO4хH2O 0,063
CuSO4х5H2O 0,10
ZnSO4х7H2O 0,22
CoCl2х6H2O 0,1
MnCl2х4H2O 0,18



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к медицинской микробиологии. Питательная среда для выделения Legionella pneumophila содержит автолизат селезенки КРС, агар микробиологический, уголь активированный, калия фосфат однозамещенный, калия фосфат двузамещенный, мезоинозит, L-цистеин, соль Мора, полимиксин, ванкомицин, амфотерицин и дистиллированную воду в заданном соотношении компонентов.
Изобретение относится к биотехнологии. Штамм Lactobacillus helveticus М-16, обладающий высокой антагонистической активностью, депонирован во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов под регистрационным номером ВКПМ В-11176 и может быть использован при производстве кисломолочных продуктов и пробиотических препаратов.

Изобретение относится к области биотехнологии, конкретно к рекомбинантной продукции белков, и может быть использовано для получения антимикробного пептида аципенсина-1 русского осетра Acipenser gueldenstaedtii.
Изобретение относится к биотехнологии. Штамм Lactobacillus fermentum В1-I, обладающий высокой антагонистической активностью, депонирован во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов под регистрационным номером ВКПМ В-10888 и может быть использован при производстве кисломолочных продуктов и пробиотических препаратов.
Изобретение относится к биотехнологии, а именно к производству биопрепаратов - пробиотиков. Способ предусматривает выделение бифидобактерий и лактобактерий из фекалий хозяина.

Группа изобретений относится к вариантам штамма молочнокислых бактерий, устойчивых к низину, и их применению для получения ферментированных молочных продуктов с пониженным пост-окислением.

Группа изобретений относится к реутерин-вырабатывающему штамму Lactobacillus brevis и его использованию. Предложен способный накапливать реутерин штамм Lactobacillus brevis CNCM I-4431.
Изобретение относится к биотехнологии. Штамм Lactobacillus helveticus депонирован во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов под регистрационным номером ВКПМ В-11175 и может быть использован для производства кисломолочных продуктов и пробиотических препаратов.

Изобретение относится к биотехнологии. Штамм бактерий Enterococcus faecium 18 депонирован в Государственной коллекции микроорганизмов нормальной микрофлоры ФБУН «МНИИЭМ им Г.Н.
Изобретение относится к биотехнологии. Штамм дрожжей Candida parapsilosis M10, обладающий высокой липолитической активностью, депонирован во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов под регистрационным номером Y-4055 и может быть использован для получения ферментного препарата липазы.

Изобретение относится к области биохимии. Предложен способ производства биомассы фотоавтотрофных микроорганизмов.

Изобретение относится к области биохимии. Предложен способ получения биогенного сероводорода.

Изобретение относится к фотобиотехнологии. Штамм микроводорослей Haematococcus pluvialis ВМ1 депонирован в Российской Коллекции Микроводорослей при учреждении Институт физиологии растений им.

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.

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.

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 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.

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано при промышленном получении биомассы диатомовой водоросли Cylindrotheca closterium. Способ предусматривает выращивание культуры диатомовой водоросли Cylindrotheca closterium в течение 7-10 суток в плоскопараллельных культиваторах с рабочей толщиной слоя 2-5 см при круглосуточном освещении 13,5 клк на модифицированной питательной среде до плотности 5-7 г сухой биомассы на 1 л культуры. Изобретение позволяет повысить выход биомассы культуры микроводоросли. 1 табл., 2 пр., 2 ил.

Наверх