Планктонный штамм chlorella vulgaris, предназначенный для получения пищевой биомассы

Изобретение относится к биотехнологии. Планктонный штамм одноклеточной зеленой водоросли Chlorella vulgaris GKO, обладающий тонкой оболочкой, депонирован во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов под регистрационным номером ВКПМ Al-24. Штамм одноклеточной зеленой водоросли Chlorella vulgaris ВКПМ Al-24 может быть использован для получения пищевой биомассы, предназначенной для приготовления напитка, концентрата, пасты или сухого порошка. Изобретение позволяет сократить срок культивирования биомассы одноклеточной водоросли. 1 пр.

 

Область применения

Изобретение относится к биотехнологии и представляет собой новый планктонный штамм одноклеточной зеленой водоросли Chlorella vulgaris, предназначенный для получения пищевой биомассы.

Уровень техники

Известен типовой штамм 132-1 Chlorella vulgaris f. suboblonga. Клетки эллипсоидные, 2,8-6,1 мкм длиной и 1,7-5,5 мкм шириной, при образовании автоспор 8,0 и 5,5 мкм соответственно. Оболочка тонкая. Хлоропласт широкий поясковидный незамкнутый или корытовидный. Положение хлоропласта может быть ориентировано по отношению к длинной оси клетки продольно или поперечно. Автоспоры по 2-4, реже по 8, сразу после освобождения неправильно эллипсоидные. Типовой штамм 132-1 хранится в Ботаническом институте РАН и является музейным образцом [Андреева В.М., 1975 (стр. 41)].

Известен штамм (прототип) одноклеточной зеленой водоросли Chlorella vulgaris ИФР №С-111, предназначенный для получения биомассы и отвечающий требованиям промышленного культивирования (патент RU 1751981). Клеточная оболочка состоит из внутреннего и внешнего слоев, причем внешний слой содержит обширный миофибриллярный материал (Skaloud P. et al. 2014).

Недостатком штамма Chlorella vulgaris ИФР №С-111 является стойкий асинхронный цикл развития клеток, прочная и сравнительно толстая клеточная оболочка, а также длительный срок культивирования, который составляет четверо суток.

Раскрытие изобретения

Цель данного изобретения состоит в создании нового планктонного штамма микроводоросли для получения пищевой биомассы, использующейся как продукт питания в виде напитка, концентрата, пасты или сухого порошка.

Техническим результатом настоящего изобретения является получение штамма микроводоросли, обладающего тонкой оболочкой и способного активно продуцировать биомассу в синхронном режиме культивирования на модифицированной питательной среде с включением в ее состав раствора углекислого газа, полученного с использованием зерноматериала (голозерного овса), сокращение срока культивирования до одних суток, за которые хлорелла проходит два жизненных цикла, что позволяет ей набрать нормативную оптическую плотность суспензии в пределах 1,8-2,0 D (440).

Описание изобретения

Исходным для селекции Chlorella vulgaris GKO, депонированным во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов под регистрационным номером ВКПМ А1-24, был штамм Chlorella vulgaris ИФР №С-111 из коллекции Института физиологии растений РАН, который культивировался на питательной среде с включением в ее состав зерноматериала (голозерного овса) для получения раствора углекислого газа. Для достижения синхронной культуры использовалась автоматическая установка (патент RU 2540011).

В результате селекции был отобран штамм, наделенный тонкой оболочкой, способный интенсивно воспроизводить биомассу в синхронном режиме культивирования и поддерживать монокультуру в процессе производства.

Морфологические признаки. Клетки эллипсоидные, особенно молодые, 2,5 мкм длиной и 1,6 мкм шириной, взрослые клетки 5,4 мкм длиной и 4,2 мкм шириной, при образовании автоспор до 7,0 мкм длиной и 5,2 мкм шириной. Оболочка клеток тонкая. Хлоропласт корытовидный, положение его по отношению к длинной оси клетки может быть продольным или поперечным. При поперечном расположении хлоропласта он имеет вид незамкнутого пояска, при этом оба конца клетки остаются свободными, может выстилать только один конец клетки. Пиреноид широкоэллипсоидный, крахмальная обертка состоит из двух полусферических скорлупок. Обычно ядро в живых клетках не видно. Автоспор по 2 и реже по 4, сразу после освобождения имеют эллипсоидную форму. Число спор только четное. Пустая оболочка материнской клетки имеет один разрыв. На агаризированной минеральной среде на седьмой день на свету образуются выпуклые гладкие блестящие колонии с ровными краями. Диаметр колоний 1-2 мм, окрашены в темно-зеленый цвет, размер клеток 4,8 мкм длиной и 4,0 мкм шириной. Цвет клеток как молодых, так и взрослых темно-зеленый.

Физиологические признаки. Штамм автотрофный, в лабораторных условиях растет на модифицированной минеральной питательной среде, в состав которой входит раствор углекислого газа, приготовленного на основе голозерного овса. Состав питательной среды (1) следующий:

1. Аммиачная селитра, ГОСТ 2-2013 - 0,18 г.

2. Аммофос, ГОСТ 18918-85, 15% раствор - 0,09 мл.

3. Калий сернокислый, ГОСТ 4145-74, 12% раствор - 0,33 мл.

4. Железо хлорид, ГОСТ 4147-74, 1% раствор - 0,15 мл.

5. Кобальт азотнокислый, ГОСТ 4528-78, 0,01% раствор - 0,5 мл.

6. Медь сернокислая, ГОСТ 4165-78, 0,01% раствор - 0,5 мл.

7. Углекислый газ, раствор (рН 3-5) - 2,0-5,0 мл.

8. Водопроводная вода по СанПиН 2.1.4.1074-01 - 1000 мл.

В производственных условиях используется рабочая питательная среда, в которую входят растворы четырех составов химических реактивов и раствора углекислого газа, приготовленного на голозерном овсе. Состав рабочей питательной среды (2) на один литр водопроводной воды по СанПиН 2.1.4.1074-01 следующий:

1. Азотно-фосфорный - 0,25 мл.

2. Железисто-натриевый - 0,15 мл.

3. Медно-кобальтовый - 0,15 мл.

4. Сернокислого калия - 0,30 мл.

5. Углекислый газ, раствор (рН 3-5) - 2,0-5,0 мл.

Штамм не требует постоянного перемешивания, подачи баллонного углекислого газа и барботирования культуры воздухом.

Использование для культивирования хлореллы раствора углекислого газа, приготовленного на голозерном овсе, способствует поддержке в суспензии СО2 в процессе роста водорослей и образованию бактериально-альгологического микробиоценоза, что в значительной мере ускоряет протекание биологических процессов в экосистеме аквакультуры (Богданов Н.И., 1986).

Освещение культуры штамма производится лампами ДНаТ- или ДРИ-250. Учитывая, что можно использовать как солнечное, так и искусственное освещение, суточный ритм состоит из двух фаз, которые относятся к световой и темновой с различными периодами освещения. Первая фаза составляет 20 часов, вторая - 4 часа, при этом световая включает два равных периода по 10 часов. После первого светового периода (этапа фотосинтеза) на 4 часа отключается освещение лампами для исполнения режима темновой фазы - этапа образования спор и выхода их из материнской клетки. Учитывая, что культура работает в синхронном режиме, ей для спорообразования и деления клеток необходимо не менее 4 часов. За период темновой фазы автоспоры освобождаются и выходят из клеток в культуру, где они готовы к дальнейшему росту. Далее светильники включаются на 10 часов для исполнения второго периода световой фазы. Таким образом, в течение суток хлорелла проходит два жизненных цикла, что позволяет ей набрать нормативную оптическую плотность клеток.

Как при солнечном, так и при искусственном освещении оптимальная температура культуры во время световой фазы 28-30°С, как снижение температуры ниже 28°С, так и повышение выше 30°С приводит к задержке роста клеток в культуре. В темновой фазе температура может снижаться до 23-25°С.

Культуральные свойства. Штамм относится к планктонным, и клетки обладают свойствами, присущими этим водорослям, т.е. они находятся во взвешенном состоянии и свободно парят в водной толще, им свойственно равномерное распределение в культуральной среде, чему способствует наличие отрицательного заряда клеток.

Штамм культивируется круглый год, сезонных изменений не отмечается, в процессе выращивания подавляет патогенную микрофлору, дрожжи, грибы и вирусы, агглютинация не происходит, автолиз клеток не наблюдается, алкалоиды отсутствуют.

Штамм выращивается в условиях монокультуры, он строго соблюдает эти условия по отношению к прочим водорослям и обладает невосприимчивостью к фагам.

Биотехнологические свойства и особенности культивирования. Для культивирования штамма используется «Установка для выращивания планктонных водорослей и светильник установки для выращивания планктонных водорослей» (патент RU 2540011), которая позволяет использовать как искусственное, так и солнечное освещение. Установка содержит систему биореакторов хлореллы, реактор раствора углекислого газа, станцию подготовки питательного раствора, светильники в виде электроламп, снабженные системой охлаждения. Устройства заполнения, регулирования, мойки и дренажа размещены и подключены под системой секций биореактров. Емкости для приготовления питательного раствора и для сбора и хранения готовой суспензии соединены с аквариумами трубопроводами. Установка позволяет обеспечить процесс производства суспензии хлореллы в автоматическом режиме. Оптимальные условия культивирования, которые создаются в установке, позволяют за одни сутки получить нормативную оптическую плотность суспензии в пределах 1,8-2,0 D (440). Культивирование штамма ведется с соблюдением требований санитарии, однако создание условий стерильности не требуется.

Клетки в культуре чувствительны к динамическим ударам и погибают при механическом перемешивании культуры в установках с электрическими насосами, а также при барботировании культуры воздухом или углекислым газом. В установке, где культивируется хлорелла, не допускается соприкосновение суспензии с металлическими предметами, трубопроводы в установке должны иметь пищевую сертификацию. Культивирование штамма выполняется при строгом соблюдении биотехнологии выращивания хлореллы.

Культивирование планктонного штамма Chlorella vulgaris GKO с использованием раствора углекислого газа, приготовленного на основе голозерного овса, способствует получению пищевой биомассы и исключает постоянное перемешивание суспензии, причем без подачи баллонного углекислого газа и барботирования ее воздухом.

Пример получения пищевой биомассы

В емкости аквариумов установки (патент RU 2540011) вводят рабочую питательную среду (2) и маточную культуру планктонного штамма Chlorella vulgaris GKO с оптической плотностью 1,8-2,0 D (440) в соотношении 1:1. Включают освещение на 10 часов. В процессе культивирования температуру суспензии в аквариумах поддерживают на уровне 28-30°С. По истечении этого периода лампы отключают на 4 часа. По окончании 4 часов повторно включают лампы на 10 часов.

По окончании второго светового периода культуру сливают и используют как пищевую биомассу для приготовления напитка, концентрата, пасты или сухого порошка. За суточный период культивирования биомасса составляет 1,0 г/л сухого веса.

Следующие материалы иллюстрируют достижение цели. Получена пищевая биомасса в автоматической установке (патент RU 2540011) с использованием планктонного штамма Chlorella vulgaris GKO в процессе синхронного культивирования на рабочей питательной среде (2), которая за одни сутки достигла нормативного показателя по оптической плотности 1,8-2,0 D (440).

Штамм микроводоросли Chlorella vulgaris GKO успешно прошел этап лабораторного, экспериментального, полупромышленного, промышленного культивирования и используется для приготовления пищевых продуктов.

Таким образом, получен новый планктонный штамм микроводоросли Chlorella vulgaris GKO, обладающий тонкой оболочкой, способный активно продуцировать биомассу в синхронном режиме культивирования на модифицированной питательной среде с включением в ее состав раствора углекислого газа, приготовленного с использованием зерноматериала (голозерного овса), и предназначенный для получения пищевой биомассы, которая может быть использована для приготовления напитка, концентрата, пасты или сухого порошка.

Источники информации

1. Андреева В.М. Род Chlorella. Морфология, систематика, принципы классификации. Л.: «Наука», Ленингр. отд., 1975. - 110 с.

2. Патент РФ 1751981 от 14 декабря 1987, кл. 6 C12N 1/12. Штамм микроводоросли Chlorella vulgaris - продуцент биомассы. Богданов Н.И. 10.02.97. Бюл. №4.

3. Skaloud P., Nemcova Y., Pytela J., Bogdanov N.I., Bock С, Pickinpaugn S.H. Planktochlorella nurekis gen. et. sp. nov. (Trebouxiophyceae, Chlorophyta), a novel coccoid green alga carrying significant biotechnological potential. Fottea, Olomouc, 14 (1): 53-62, 2014.

4. Патент РФ 2540011 от 10 декабря 2013, кл. С12М 1/00. Установка для выращивания планктонных водорослей и светильник установки для выращивания планктонных водорослей. Грабарник В.Е., Карелин Н.В. 27.01.2015.

5. Богданов Н. И. Культивирование хлореллы и ее продуктивность в Таджикистане. Доклады АН Таджикской ССР. Том XXIX, №6. Душанбе, 1986. - С. 370-372.

Планктонный штамм Chlorella vulgaris ВКПМ Al-24, предназначенный для получения пищевой биомассы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к биотехнологии. Предложен способ культивирования микроводоросли Chlorella.
Изобретение относится к биотехнологии. Штамм одноклеточных микроводорослей Mallomonas kalinae SX-1 – продуцент фукоксантина - депонирован в Национальном биоресурсном центре Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов под регистрационным номером ВКПМ Al-23.
Изобретение относится к медицинской микробиологии. Питательная среда для культивирования туляремийного микроба содержит настой мозга теленка, мясной настой из мяса крупного рогатого скота, питательный бульон для культивирования микроорганизмов сухой (СПБ), дрожжевой экстракт, глюкозу, L-цистеин, магний сернокислый, натрий сернистокислый, агар микробиологический, эмульсию желтка куриного яйца и дистиллированную воду при заданном соотношении компонентов.

Изобретение относится к области биохимии, генной инженерии и биотехнологии, в частности к способу получения белка с помощью микроорганизма. Настоящий способ включает введение экспрессионной конструкции в микроорганизм, которая содержит промотор и нуклеиновую кислоту, кодирующую белок, и экспрессию белка в микроорганизме.
Изобретение относится к области биотехнологии, в частности к способу получения 17α -ацетата гидрокортизона из 17α,21-диацетата кортексолона. Трансформацию 17α,21-диацетата кортексолона проводят отмытым от питательной среды суточным мицелием штамма Curvularia lunata ВКМ F-645 второй генерации в 0,05 М калий-фосфатном буфере pH 6,0 с добавлением 1% об./об.

Настоящее изобретение относится к биохимии и генетической инженерии, в частности к рекомбинантному штамму Escherichia coli BL21(DE3; pQE-Nit2). Указанный штамм получен путём трансформации штамма Escherichia coli BL21(DE3) плазмидной конструкцией pQE-Nit2, которая находится под контролем промотора фага Т5, и предназначен для получения ω-амидазы человека (Nit2) при культивировании на питательных средах на основе пептона, дрожжевого экстракта и глюкозы.
Изобретение относится к медицинской микробиологии и представляет собой набор, содержащий авирулентные штаммы Yersinia pestis подвида pestis биовара orientalis КМ 2011, подвида pestis биовара antiqua КМ 2008, КМ 2012, КМ 260 (12), КМ 130(3), подвида pestis биовара medievalis КМ 2010, КМ 2014, КМ 2024, подвида caucasica КМ 2013, штаммы Yersinia pseudotuberculosis КМ 2004, КМ 2005, КМ 2006, Yersinia enterocolitica КМ 2007 и штамм Pasteurella multocida КМ 2003, депонированные в Государственной коллекции патогенных бактерий «Микроб».

Группа изобретений относится к биотехнологии. Предложены способ отбора пробиотического штамма Bacillus, включающий оценку воздействия тестируемого штамма на экспрессию белка CFTR или белка NHE3; пробиотический штамм Bacillus subtilis, вызывающий уменьшение экспрессии белка CFTR и/или увеличение экспрессии белка NHE3, депонированный в CNCM под регистрационным номером I-2745; клетки, полученные путем культивирования пробиотического штамма Bacillus, и композиция, содержащая эффективное количество клеток, для применения при лечении и/или предотвращении диареи.

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано для изготовления вакцины против бруцеллеза мелкого рогатого скота из штамма Brucella melitensis Rev-1. Способ изготовления вакцины против бруцеллеза мелкого рогатого скота предусматривает посев и выращивание штамма Brucella melitensis Rev-1 на питательной среде, содержащей панкреатический гидролизат казеина глубокой степени расщепления, экстракта дрожжей, натрий хлористый, глюкозу, глицерин и агар-агар в заданном соотношении компонентов в течение 72 часов при 37°C.

Группа изобретений относится к штаммам бактерий рода Lactobacillus, композициям на их основе и их применению. Предложены штамм бактерий Lactobacillus paracasei DSM 25832, штамм бактерий Lactobacillus plantarum DSM 25833, штамм бактерий Lactobacillus plantarum DSM 25834, штамм бактерий Lactobacillus plantarum DSM 25835, штамм бактерий Lactobacillus plantarum DSM 25836 и штамм бактерий Lactobacillus plantarum DSM 25837.

Изобретение относится к биотехнологии. Предложен способ культивирования микроводоросли Chlorella.
Изобретение относится к биотехнологии. Штамм одноклеточных микроводорослей Mallomonas kalinae SX-1 – продуцент фукоксантина - депонирован в Национальном биоресурсном центре Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов под регистрационным номером ВКПМ Al-23.

Изобретение относится к биотехнологии, пищевой промышленности и медицине. Изобретение представляет собой способ обогащения Spirulina platensis йодом со стабилизацией его содержания в сухой массе, в котором в культуру микроводорослей Spirulina platensis пастообразной консистенции добавляют концентрированный раствор KI из расчета 50 мкг/г сухой биомассы, помещают в темновые условия на 8 часов, и высушивают биомассу при температуре 50°С в течение суток.

Изобретение относится к области ветеринарии и предназначено для лечения и профилактики колибактериоза у цыплят-бройлеров. Способ включает выращивание накопительной культуры штамма Chlorella vulgaris ИФР №С-111 в течение 24 часов в питательной среде с помощью культиватора при температуре окружающей среды 25-27°С, круглосуточном освещении 900-1000 люкс до достижения максимума титра клеток 40-50 млн/мл.

Изобретение относится к области биохимии. Предложен способ управления процессом культивирования фотоавтотрофных микроорганизмов.

Изобретение относится к биотехнологии. Предложен способ идентификации микроводорослей.

Изобретение относится к области биотехнологии. Предложен способ выделения липидов для биодизеля из биомассы микроводоросли рода Chlorella.

Изобретение относится к области биотехнологии, конкретно к рекомбинантному получению интерферонов, и может быть использовано для получения рекомбинантного белка интерферона лямбда.

Изобретение относится к биотехнологии. Планктонный штамм одноклеточной зеленой водоросли Chlorella kessleri NF обладает высокой продуктивностью.

Изобретение относится к биотехнологии. Предложен способ извлечения липидов из микроводоросли рода Chlorella и дрожжей Yarrowia lipolytica для получения биодизельного топлива.

Изобретение относится к биотехнологии. Способ получения диатомовой водоросли Cylindrotheca closterium предусматривает интенсивное накопительное культивирование Cylindrotheca closterium в течение 7-10 суток в плоских фотобиореакторах с толщиной рабочего слоя 5-8 см при круглосуточном освещении 7-13,5 клк и температуре 20-22°С на питательной среде RS на основе стерильной морской воды, содержащей NaNO3, Na2SiO3×9H2O, NaH2PO4×2H2O, Na2EDTA, FeSO4×7H2O, CuSO4×5H2O, ZnSO4×7Н2O, CoCl2×6H2O, MnCl2×4H2O, NaMoO4×2H2O в заданном соотношении компонентов. При этом в качестве соли железа используют медный купорос, а в фазе замедления роста культуры диатомовой водоросли Cylindrotheca closterium концентрацию соли железа в питательной среде RS увеличивают в диапазоне от 150 до 350 мг/л. Изобретение позволяет повысить выход биомассы диатомовой водоросли Cylindrotheca closterium, обогащенной железом. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 пр.

Изобретение относится к биотехнологии. Планктонный штамм одноклеточной зеленой водоросли Chlorella vulgaris GKO, обладающий тонкой оболочкой, депонирован во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов под регистрационным номером ВКПМ Al-24. Штамм одноклеточной зеленой водоросли Chlorella vulgaris ВКПМ Al-24 может быть использован для получения пищевой биомассы, предназначенной для приготовления напитка, концентрата, пасты или сухого порошка. Изобретение позволяет сократить срок культивирования биомассы одноклеточной водоросли. 1 пр.

Наверх