Способ культивирования микроводоросли chlorella



Способ культивирования микроводоросли chlorella
Способ культивирования микроводоросли chlorella

Владельцы патента RU 2668162:

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") (RU)

Изобретение относится к области культивирования микроводорослей. Предложен способ культивирования микроводоросли Chlorella. Способ включает культивирование суспензии микроводоросли в фотобиореакторе, в котором суспензию микроводоросли перемешивают в течение 13-17 минут с частотой вращения 500 об/мин через каждые 120 минут. При этом культивирование осуществляют также при непрерывной продувке воздухом с помощью барботирующего устройства с расходом 1,2-1,8 л/мин при температуре 26-30°С, непрерывном воздействии инфракрасного излучения 10900-11300 Лк и при поверхностной освещенности 2200-2800 Лк с фотопериодом 12 часов. Изобретение обеспечивает увеличение прироста биомассы при минимальных энергетических затратах. 2 ил., 2 табл.

 

Изобретение относится к области культивирования микроводорослей, в частности к способам искусственного культивирования микроводоросли вида Chlorella.

Микроводоросль Chlorella находит широкое применение в медицине, пищевой промышленности, в качестве биодобавки в кормах скоту. На основе микроводоросли Chlorella возможно создание биосорбентов для очистки воды, а также микроводоросль может быть источником биотоплива.

Известен способ по патенту РФ № 2508398, опубл. 27.02.2014 по классам МПК C12N 1/12, C12P 7/64, C12R 1/89, в котором культивирование штамма микроводоросли Chlorella vulgaris Al 123 проводят в лабораторных условиях при температуре 25°C на среде ВВМ pH 6.8 в лимитированных по азоту условиях в течение 7 дней, в объеме среды 200 мл в колбах на 500 мл, при непрерывном барботировании суспензии стерильным воздухом со скоростью 200 мл/мин, при освещенности 120 Вт/м2 с фотопериодом 16 ч. Недостатком данного способа является низкий прирост биомассы.

Известен способ культивирования микроводоросли Chlorella, который предусматривает культивирование микроводоросли на жидкой питательной среде в условиях перемешивания и освещения при воздействии импульсного низкочастотного электромагнитного поля с магнитной индукцией 2000 Гс при частоте импульсов 10 Гц и длительностью 10 мкс (см. авт. св. № 1711734, опубл. 15.02.1992 по классам МПК A01G 33/00, C12N 13/00). К недостаткам данного способа можно отнести низкую производительность и высокую энергозатратность.

Наиболее близким аналогом является способ искусственного культивирования микроводорослей и установка для его осуществления по патенту РФ № 2175013, опубл. 10.06.2001 по классам МПК C12N 1/12, A01G 33/00. 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.

Недостатками способа по прототипу являются высокие энергозатраты, использование ядерного излучения, применение дорогостоящего компонента, являющегося прекурсором, - радиолюминофора.

Технической задачей заявляемого изобретения является разработка высокопроизводительного, экологически чистого, безопасного способа с использованием компактной высокопроизводительной установки для искусственного культивирования микроводорослей вида Chlorella в лабораторных условиях.

Технический результат – увеличение прироста биомассы при минимальных энергетических затратах.

Технический результат достигается за счет заявляемого способа культивирования микроводоросли Chlorella, заключающегося в том, что суспензию микроводоросли помещают в фотобиореактор, в котором суспензию микроводоросли перемешивают в течение 13-17 минут с частотой вращения 500 об/мин через каждые 120 минут, при этом культивирование проводят при непрерывной продувке воздухом с помощью барботирующего устройства с расходом 1,2-1,8 л/мин при температуре 26-30°С, непрерывном воздействии инфракрасного излучения 10900-11300 Лк и при поверхностной освещенности 2200-2800 Лк с фотопериодом 12 часов.

По сравнению с естественными источниками света искусственные источники могут создавать большую облученность, что способствует увеличению прироста биомассы. Инфракрасное облучение воспринимается организмами как тепло и регулирует окислительные процессы в клетке. Температура раствора суспензии поддерживается до величины 28±2°С за счет теплового воздействия инфракрасного излучения. Интенсивное барботирование атмосферным воздухом суспензии микроводоросли Chlorella позволяет интенсифицировать процессы ассимиляции СО2, что способствует интенсификации обменных процессов и размножению клеток микроводоросли Chlorella. Перемешивание при культивировании позволяет добиться деления старых клеток и образования новых.

На фиг. 1 схематично изображена установка для культивирования суспензии микроводоросли Chlorella, где 1 – фотобиореактор, 2 - магнитная мешалка, 3 — якорь магнитной мешалки, 4 - насос-аэратор, 5 — трубка подачи воздуха, 6 - инфракрасная лампа, 7 - лампы дневного света.

На фиг. 2 представлена микроскопическая фотография процесса флокуляции микроводоросли Chlorella.

Рост популяции неизбежно связан с образованием осадка клеток водорослей, при этом отмечена флокуляция клеток (фиг. 2), что препятствует интенсивному размножению клеток. Перемешивание позволяет уменьшить интенсивность флокуляции, что способствует сохранению интенсивных обменных процессов в клетках и увеличению скорости размножения микроводоросли Chlorella.

Условия культивирования были подобраны авторами экспериментально.

Способ культивирования микроводоросли Chlorella реализуется следующим образом.

Суспензия микроводорослей представляет собой раствор микроводоросли в питательной среде. Состав питательной среды для культивирования микроводоросли Chlorella был подобран экспериментально (таблица 1).

Таблица 1. Состав питательной среды

Наименование вещества Концентрация, мг/л
ZnSO4·7H2O 100
CuSO4·5H2O 10
CoSO4·7H2O 100
MnCl2·4H2O 500
H3BO3·WF 50
Na2MoO4·2H2O 100
FeCl3·6H2O 4,000
Na2EDTA·2H2O 6,000
KNO3 3,03
KH2PO4 0,32
MgSO4·7H2O 2,4

Приготовленную суспензию микроводоросли помещают в фотобиореактор 1 объемом 500 мл. В процессе культивирования осуществляют перемешивание в течение 13-17 минут через каждые 120 минут с помощью магнитной мешалки 2 и якоря 3, расположенного на дне фотобиореактора 1. Частота вращения якоря 3 магнитной мешалки 2 при перемешивании составляла 500 об/мин. На протяжении всего периода культивирования суспензию микроводоросли непрерывно продувают атмосферным воздухом с помощью барботирующего устройства, состоящего из насоса-аэратора 4 и трубки подачи 5 атмосферного воздуха, с расходом 1,2-1,8 л/мин при температуре 26-30°С. Культивирование проводили под непрерывным воздействием инфракрасного (ИК) излучения 10900-11300 Лк, а поверхностная освещенность лампами дневного света (ЛД) составляла 2200-2800 Лк с фотопериодом 12 часов. Для проведения экспериментов была использована лампа с инфракрасным излучением ИКЗК- 250.

В таблице 2 представлены параметры условий культивирования микроводоросли Chlorella и оптическая плотность выращенных образцов.

Таблица 2. Значения основных факторов условий культивирования

№ п/п Факторы Образец № 1 Образец № 2 Образец № 3
1 Инфракрасное излучение, Лк 10900 11100 11300
2 Температура, °С 26 28 30
3 Освещенность (ЛД), Лк 2200 2500 2800
4 Время перемешивания, мин 13 15 17
5 Продувка воздухом, л/мин 1,2 1,5 1,8
6 Оптическая плотность на 2-е сутки, Б 0,521 0,580 0,538
7 Оптическая плотность на 7-е сутки, Б 1,491 1,560 1,510

Культивирование микроводоросли Chlorella предпочтительно проводить при значениях рН от 6,0 до 9,0.

Прирост биомассы оценивался по изменению оптической плотности суспензии микроводоросли. Измерение оптической плотности проводилось с помощью спектрофотометра UNICO 1208. Начальная оптическая плотность суспензии микроводоросли составляла 0,200 Б при длине волны 750 нм.

За двое суток оптическая плотность биомассы увеличилась с 0,200 до 0,521 Б при температуре 26°С, а при максимальной температуре, равной 30°С, оптическая плотность увеличилась с 0,200 до 0,538 Б. На седьмые сутки культивирования оптическая плотность выращенной биомассы составила 1,560 при температуре раствора 28°С. При одновременном воздействии инфракрасного излучения выше 11300 Лк и освещенности выше 2800 Лк происходит гибель клеток микроводоросли вследствие увеличения температуры суспензии выше 30°С. При одновременном воздействии инфракрасного излучения ниже 10900 Лк и освещенности ниже 2200 Лк и температуре суспензии ниже 26°С биомасса микроводоросли увеличивается с меньшей скоростью. Суммарная освещенность от 13100 до 14100 Лк обеспечивает максимальную интенсивность фотосинтеза и приводит к образованию хлорофилла. Режим освещенности лампами дневного света с фотопериодом 12 часов позволяет имитировать естественные условия освещенности при культивировании микроводорослей. Отключение освещения в течение последующих 12 часов способствует энергосбережению без существенного снижения прироста биомассы.

Таким образом, заявляемый способ культивирования микроводоросли Chlorella позволяет получить существенный прирост биомассы за 7 дней при изменении оптической плотности от 0,200 до ~1,670 Б.

Способ культивирования микроводоросли Chlorella, заключающийся в том, что суспензию микроводоросли помещают в фотобиореактор, в котором суспензию микроводоросли перемешивают в течение 13-17 минут с частотой вращения 500 об/мин через каждые 120 минут, при этом культивирование проводят при непрерывной продувке воздухом с помощью барботирующего устройства с расходом 1,2-1,8 л/мин при температуре 26-30°С, непрерывном воздействии инфракрасного излучения 10900-11300 Лк и при поверхностной освещенности 2200-2800 Лк с фотопериодом 12 часов.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к биотехнологии. Предложены способ получения суспензии пищевой хлореллы и устройство для естественного осаждения хлореллы.
Изобретение относится к области биотехнологии. Штамм одноклеточных микроводорослей Eustigmatos magnus, продуцирующий эйкозапентаеновую кислоту и нетребовательный к условиям выращивания, депонирован во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов ФГБУ «ГосНИИгенетика» Минобрнауки России под регистрационным номером ВКПМ Al-25.

Изобретение относится к биотехнологии микроводорослей и может быть использовано для получения каротиноидов и липидов. Предложен способ культивирования микроводоросли Coelastrella rubescens для одновременного получения кетокаротиноидов группы астаксантина и липидов для производства биодизеля.

Изобретение относится к области биотехнологии. Способ предусматривает накопительный режим культивирования, а именно активно делящуюся культуру диатомовой водоросли Cylindrotheca closterium, взятую на линейной стадии роста, с начальной плотностью 0,1-0,2 г сухого вещества на 1 л культуры, культивируют в течение 10-12 суток в фотобиореакторах в виде культиваторов плоскопараллельного типа с толщиной освещаемого слоя 5 см, на приготовленной на основе стерилизованной морской воды модифицированной питательной среде, г⋅л-1, следующего состава: NaNO3 - 7,50, Na2SiO3×9H2O - 3,00, NaH2PO4×2H2O - 0,50, Na2EDTA - 0,872, FeSO4×7H2O - 0,63, NaMoO4×H2O - 0,063, CuSO4×5H2O - 0,1, ZnSO4×7H2O - 0,22, CoCl2×6H2O - 0,1, MnCl2×4H2O - 0,18.

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.
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.

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 корпусу pH датчика одноразового использования для контейнера (50) одноразового использования, pH датчику одноразового использования и способу его использования.

Группа изобретений относится к области биохимии. Предложен способ и устройство для экстракции биомолекул.

Изобретение относится к лабораторным роботам. Система для обработки образцов роботизированной платформой, при этом система содержит: плашку, определяющую: лунку, определяющую дренажное отверстие, при этом лунка содержит нижнюю поверхность; и входное отверстие в системе жидкостного сообщения с дренажным отверстием; и вставку, адаптированную так, чтобы ее можно было вставить в лунку, при этом вставка включает нижнюю стенку и боковую стенку, а нижняя стенка или боковая стенка определяет множество отверстий, так что внутренняя часть вставки имеет жидкостное сообщение с лункой, когда вставка вставлена в лунку.

Группа изобретений относится к области биохимии. Предложены способ и аппарат для утилизации содержащих СО и/или CO2 газов.

Группа изобретений относится к области биохимии. Предложены терморегулирующее устройство для поддержания необходимой температуры биомассы и установка для получения биогаза.

Изобретение относится к биотехнологии. Предложен способ трехстадийной хроматографической мелкомасштабной и крупномасштабной очистки белков, в частности моноклональных антител, с применением только четырех буферных растворов, приготовленных из исходного раствора.

Группа изобретений относится к области биохимии. Предложен газожидкостный струйный элемент для обработки объектов, средство для локальной абляции и средство для локальной инъекции.

Группа изобретений относится к биотехнологии и медицине, а именно к безвекторной микрожидкостной платформе для внутриклеточной доставки в цитозоль эукариотической клетки соединения или композиции.

Группа изобретений относится к области биохимии. Предложен пузырьково-струйный чип, способ и средство для локальной абляции, способ и средство для инъекции.
Изобретение относится к способу увеличения выхода спирта при брожении сахаров. Указанный способ включает приготовление обрабатываемого бульона, содержащего раствор сахаров, приготовление емкости для указанного обрабатываемого бульона, содержащей по меньшей мере 2 электрода.

Изобретение относится к области биохимии. Предложен биореактор для интенсивного процесса выращивания аэробных микроорганизмов.

Изобретение относится к области культивирования микроводорослей. Предложен способ культивирования микроводоросли Chlorella. Способ включает культивирование суспензии микроводоросли в фотобиореакторе, в котором суспензию микроводоросли перемешивают в течение 13-17 минут с частотой вращения 500 обмин через каждые 120 минут. При этом культивирование осуществляют также при непрерывной продувке воздухом с помощью барботирующего устройства с расходом 1,2-1,8 лмин при температуре 26-30°С, непрерывном воздействии инфракрасного излучения 10900-11300 Лк и при поверхностной освещенности 2200-2800 Лк с фотопериодом 12 часов. Изобретение обеспечивает увеличение прироста биомассы при минимальных энергетических затратах. 2 ил., 2 табл.

Наверх