Штамм микроводоросли chlorella sp. vada 2020, продуцирующий биомассу, пригодную для использования в пищевых целях

Авторы патента:

C12N1/12 - одноклеточные водоросли; питательные среды для них (культуры многоклеточных растений A01G; одноклеточные водоросли в качестве нового вида растений A01H 13/00)

Владельцы патента RU 2770484:

Общество с ограниченной ответственностью "Дана-Био" (ООО "Дана-Био") (RU)

Изобретение относится к области биотехнологии. Штамм микроводоросли Chlorella sp. VADA 2020 выделен из образцов воды озера Тамаркуль Чановского района Новосибирской области и депонирован в Коллекции микроводорослей ИФР РАН под регистрационным номером IPPAS С-2048. Для культивирования штамма применяют доступные питательные среды. Изобретение позволяет получить биомассу с высоким содержанием белка и ненасыщенных жиров, пригодную для использования в пищевых целях. А именно продуцирует биомассу с содержанием белка 48,1% (мас.) и с содержанием ненасыщенных и мононенасыщенных жирных кислот в количестве 59,1% (от общего содержания) может быть использован в качестве сырья для производства пищевых добавок. 2 табл., 2 пр.

Изобретение относится к микробиологии и биотехнологии и представляет собой новый штамм одноклеточной зеленой микроводоросли Chlorella sp. VADA 2020, предназначенный для получения биомассы, пригодной для использования в пищевых целях.

Микроводоросли являются признанным перспективным источником биомассы с высоким содержанием ценных химических веществ, пригодных к использованию в пищевой промышленности. Биомасса микроводорослей может содержать значительное количество липидов (с полиненасыщенными ω-3 и ω-6 кислотами), белков, хлорофилла, каротиноидов, витаминов, минералов, а также пробиотических соединений, улучшающих здоровье (Hayes М. et al., Microalgal proteins for feed, food and health. // Microalgae-based biofuels and bioproducts: from feedstock cultivation to end-product // 2017. p. 347-368). Однако не все штаммы обладают оптимальным химическим составом и способны давать высокий выход биомассы в условиях лабораторного и промышленного культивирования. Другой проблемой при культивировании является получение чистой биомассы и возможность ее длительного хранения в суспензии без загрязнения побочной микрофлорой.

Известен штамм одноклеточной зеленой микроводоросли Chlorella vulgaris ИФР № С - 111, предназначенный для получения биомассы и отвечающий требованиям промышленного культивирования. Клеточная оболочка состоит из внутреннего и внешнего слоев, причем внешний слой содержит обширный миофибриллярный материал (патент RU 1751981, опубл. 10.02.1997).

Недостатками штамма Chlorella vulgaris ИФР № С - 111 являются стойкий асинхронный цикл развития клеток, сезонность в развитии (с мая по декабрь), требовательность к составу питательной среды, прочная и сравнительно толстая клеточная оболочка, а также узкий спектр температуры культивирования (26-36°С).

Известен типовой штамм 132-1 одноклеточной зеленой микроводоросли Chlorella vulgaris f. Suboblonga, имеющий следующие характеристики. 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. Род Chlorella. Морфология, систематика, принципы классификации. Л.: «Наука», Ленингр. отд., 1975. - 110 с.).

Известен штамм одноклеточной зеленой микроводоросли Chlorella vulgaris N А-29, предназначенный для получения биомассы, при культивировании которого на среде Тамийя при 42°С получают 6,38 г/л сухой биомассы. Штамм водоросли Chlorella vulgaris N получен методом мутационной селекции с использованием нитрозометилмочевины из дикого штамма 132. (Патент RU 2005777 С1, опубл. 14.06.1991).

Недостатком штамма Chlorella vulgaris N А-29 является узкий температурный оптимум), приспособленность к условиям только жаркого климата, например Средней Азии и культивирование в специальных аппаратах промышленного типа (стеклотрубных установках).

Наиболее близким к заявляемому штамму - прототипом, является штамм микроводоросли Chlorella vulgaris ВКПМ А1-24, который культивировался на питательной среде с включением в ее состав зерноматериала (голозерного овса) для получения раствора углекислого газа. В результате селекции был отобран штамм, наделенный тонкой оболочкой, способный интенсивно воспроизводить биомассу в синхронном режиме культивирования и поддерживать монокультуру в процессе производства (Патент RU 2644653 С1, опубл. 13.02.2018).

Недостатками штамма Chlorella vulgaris ВКПМ А1-24 является высокий риск присоединения бактериальной, микрофлоры при культивировании с использованием раствора углекислого газа, приготовленного на основе голозерного овса, что ограничивает возможность использования штамма в пищевых целях.

Задачей изобретения является получение нового штамма микроводоросли Chlorella sp., обладающего высокой скоростью роста в асептических условиях и оптимальным химическим составом биомассы, пригодной для использования в пищевых целях в виде суспензии или сухого порошка.

Технический результат: получение биомассы с высоким содержанием белка и ненасыщенных жиров, пригодной для использования в пищевых целях.

Поставленная задача решается предлагаемым штаммом микроводоросли Chlorella sp. VADA 2020, обладающим высокой специфической скоростью роста биомассы с высоким содержанием белка и ненасыщенных и мононенасыщенных жирных кислот, пригодной для использования в пищевых целях.

Штамм микроводоросли Chlorella sp. VADA 2020 выделен из образцов воды озера Тамаркуль Чановского района Новосибирской области и депонирован в Коллекции микроводорослей ИФР РАН под регистрационным номером IPPAS С-2048.

Штамм микроводоросли Chlorella sp. VADA 2020 имеет следующую морфо-физиологическую характеристику.

Клетки круглые, шаровидные, с тонкой оболочкой без слизи, размером 3-10 мкм, с одиночным пиреноидом, размером 1 мкм, размножение происходит 2-4 автоспорами. На агаризованной среде ВВМ образует колонии зеленого цвета с ровным краем. Штамм авто- и миксофототрофный. Температура культивирования от 15 до 35°С. Штамм растет на минеральной среде ВВМ, не требует для роста подачи в среду углекислого газа. Достаточный период освещения для роста - до 16-18 ч в сутки. Штамм не склонен к осаждению, как в культуре, так и на стенках культивационной установки, сохраняет аксеничность при хранении. Штамм развивается вне зависимости от сезона года.

Полученный штамм, по сравнению с ранее описанными штаммами, обладает повышенным содержанием белка (48,1) и липидов с мононенасыщенными жирными кислотами и полиненасыщенными жирными кислотами. Общее содержание данных жирных кислот, определенных методом газовой хромато-масс-спектрометрии, составляет 59,1%, как показано в таблице 2, что позволяет получать биомассу с высоким содержанием ненасыщенных жиров, что имеет преимущество для использования в пищевых целях.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами:

Пример 1

Для культивирования штамма микроводоросли Chlorella sp. VADA 2020 использовали стерилизованный стеклянный панельный фотореактор, размером 800 мм × 312 мм × 500 мм (длина×ширина×высота) с рабочим объемом 100 л. Поступление смеси воздуха с 1,5% СО₂ осуществлялось со скоростью потока 200 л/ч через пористую трубку. Инокуляцию проводили культурой, находящейся в экспоненциальной фазе роста, с начальной концентрацией биомассы микроводорослей 3 млн. клеток/мл. Культивирование проводили на среде ВВМ в течение 5 суток при температуре 30±1°С, освещенности 9850 кЛк. Для оценки ростовых характеристик и состава биомассы в течение культивирования отбирали аликвоты суспензии клеток, затем осаждали клетки центрифугированием при 10000 g в течение 10 мин. Полученную биомассу высушивали до постоянной массы и использовали для анализа химического состава.

В таблице 1 представлены данные ростовых характеристик и состава биомассы штамма микроводоросли Chlorella sp. VADA 2020 при росте на среде ВВМ.

Из таблицы 1 видно, что штамм характеризуется быстрым накоплением биомассы (245,4±8,6 мг л-1 сут-1) с высоким содержанием белка (48,1±1,6%), а также высокой специфической скоростью роста 0,7±0,1 сут-1.

Предлагаемый штамм продуцирует биомассу с содержанием белка, сравнимым с содержанием белка в биомассе, продуцируемой штаммом С. vulgaris (47,82% белка), раскрытом в исследовании (Tokusoglu, О. et al., Biomass nutrient profiles of three microalgae: Spirulina platensis, Chlorella vulgaris, and Isochrisis galbana // J. of Food Science. - 2003. - V. 68. - N. 4. - P. 1144-1148) и штаммом С. vulgaris с содержанием белка 46%, описанного в работе (Seyfabadi, J. et al. Protein, fatty acid, and pigment content of Chlorella vulgaris under different light regimes // Journal of Applied Phycology. - 2011. - V. 23. - N. 4. - P. 721-726).

Пример 2

Для определения состава метиловых эфиров жирных кислот использовали метод ГХ-МС. Анализ проводили на приборе Agilent 7000 В с ионизацией электронным ударом (70 эВ), на колонке ZB-WAX (30 м × 0.25 мм × 0.25 мкм), с температурным градиентом от 100°С до 260°С со скоростью повышения 12°С/мин. Температура инжектора была установлена на 260°С. Поток газа-носителя (гелия) составлял 1,2 мл/мин. Идентификацию соединений проводили путем сравнения получаемых данных с библиотекой спектров NIST'11. Относительное количество индивидуальных жирных кислот было посчитано интегрированием процентной площади от всех жирных кислот. Эксперименты были выполнены в трех повторностях и данные были представлены как среднее значение ± стандартное отклонение.

В таблице 2 представлен состав жирных кислот микроводоросли Chlorella sp. VADA 2020 при фотоавтотрофном культивировании по данным газовой хромато-масс-спектрометрии.

В таблице 2 использованы следующие сокращения: первое значение после символа «С» - число атомов углерода, второе значение после двоеточия - число двойных связей в молекуле жирной кислоты; НЖК - насыщенные жирные кислоты, ПНЖК полиненасыщенные жирные кислоты, МНЖК - мононенасыщенные жирные кислоты.

Из таблицы 2 видно, что в составе липидов исследуемого штамма было обнаружено 11 жирных кислот с длиной углеродной цепи от С14 до С20. Основными ненасыщенными жирными кислотами биомассы Chlorella sp. VADA 2020 являются кислоты С16:2, С16:3, С18:1, С18:2 и С 18:3. Суммарное содержание всех ПНЖК и МНЖК в исследуемом штамме после 5-ти суток культивирования составило от 59,1%. Это значение сравнимо с ранее опубликованными значениями жирных кислот для микроводорослей Chlorella, перспективными для использования в пищевых целях (Matos, et al., Chemical Characterization of Six Microalgae with Potential Utility for Food Application. J. Am. Oil Chem. Soc, 93: 963-972).

Таким образом, использование предлагаемого штамма Chlorella sp. VADA 2020 позволит получать биомассу с высоким содержанием ненасыщенных жиров, пригодную для использования в пищевых целях.

Штамм микроводоросли Chlorella sp. VADA 2020, депонированный в Коллекции микроводорослей ИФР РАН под регистрационным номером IPPAS С-2048, продуцирующий биомассу, пригодную для использования в пищевых целях.

Группа изобретений относится к биотехнологии. Предложены способ для улавливания и использования СО2 и система для осуществления заявленного способа.

Способ микрокапсулирования хлореллы // 2769659

Изобретение относится к биотехнологии и нанотехнологии. Предложен способ микрокапсулирования хлореллы в полимерной оболочке, включающий получение суспензии нативной формы хлореллы, диспергированной в 50%-ном растворе поливинилпирролидона, внесение полученной суспензии дозатором со скоростью 2,0 мл/мин в 30%-ный раствор танина с высоты 20-25 см при перемешивании 50-60 об/мин в течение 30-60 мин; затем микрокапсулы промывают и высушивают при 30-35°С.

Способ культивирования микроводоросли chlorella vulgaris // 2769152

Изобретение относится к области биотехнологии, в частности к способам искусственного культивирования микроводоросли вида Chlorella vulgaris. Способ культивирования микроводоросли Chlorella vulgaris включает выращивание микроводоросли в фотобиореакторе на питательной среде с аэрацией и перемешиванием слоев при искусственном освещении.

Устройство для разрушения оболочек хлореллы // 2767055

Изобретение относится к сельскому хозяйству и касается приготовления белково-витаминных кормов. Устройство содержит емкость для суспензии хлореллы и емкость для хлореллы с разрушенной оболочкой.

Система и способ выращивания водорослей // 2766012

Система культивирования водорослей включает множество панелей, размещенных внутри контейнера для культивирования и позиционированных вдоль первой оси, перпендикулярной направлению силы тяжести, причем между каждой парой панелей создан объем культивирования, причем объемы культивирования сопряжены между собой по текучей среде для обеспечения возможности горизонтального потока между ними вдоль первой оси; по меньшей мере один первый барботер для распределения первой текучей среды в контейнере при первой рабочей скорости потока; по меньшей мере один второй барботер для распределения второй текучей среды в контейнере при второй рабочей скорости потока, а также по меньшей мере один контроллер для управления первой и второй рабочими скоростями потока.

Применение клеточного экстракта одной или более микроскопических водорослей рода amphidinium для его фунгицидной и/или бактерицидной активности в отношении грибов, оомицетов и/или патогенных бактерий растений и семян культур // 2762235

Группа изобретений относится к биотехнологии и может быть использована в сельском хозяйстве. Способ борьбы с патогенными грибами, оомицетами и/или бактериями сельскохозяйственных культур и/или семян предусматривает получение клеточного экстракта одной или более микроскопических водорослей рода Amphidinium путем сбора свежих клеток одной или более микроскопической(-их) водоросли(-ей)рода Amphidinium при концентрации клеток, составляющей от 5⋅104 клеток/мл до 5⋅106 клеток/мл, необязательного замораживания и/или лиофилизации указанных клеток и ресуспендирования указанного лиофилизата или указанных свежих или замороженных клеток в неорганическом или органическом растворителе в массовом соотношении от 1:200 до 1:50.

Способ направленного культивирования биомассы микроводоросли chlorella sorokiniana // 2758355

Изобретение относится к области биотехнологии. Изобретение представляет собой способ направленного культивирования, в котором маточную культуру микроводорослей Chlorella sorokiniana предварительно готовят в виде клеточной суспензии, которую помещают в фотобиореактор, проводят аэрацию клеточной суспензии, соблюдая температурный режим, и освещают в режиме «день/ночь», при этом аэрацию проводят в режиме 1,3-1,7 л/мин, поддерживают температуру культивирования 21–24°С, освещение проводят световым потоком 2800-3200 лм в режиме 12 часов в сутки «день», 12 часов в сутки «ночь», в составе базовой питательной среды используют смесь добавок 3% перекиси водорода и пиридоксина в соотношении 0,1-0,3 мл и 6-16 мл на 10 л питательной среды соответственно.

Биопрепарат для очистки загрязненного грунта железнодорожного полотна // 2749108

Изобретение относится к биотехнологии. Предложен биопрепарат для очистки загрязненного грунта железнодорожного полотна, включающий ассоциацию штаммов бактерий Pseudomonas yamanorum VKM В-3033D, Rhodococcus erythropolis VKM Ac – 2863D, дрожжей Rhodotorula glutinis VKM Y-2998D, Rhodotorula toruloides VKM Y – 3045D и микроводорослей, Chlorella vulgaris IPPAS C-2024, взятых в соотношении 1:1:1:1:1 (по массе) с титром клеток заявленного препарата 104 КОЕ/мл, приготовленный на питательной среде Чапека.

Способ получения нуклеината натрия из сухой биомассы микроводоросли chlorella vulgaris beijerink // 2747120

Изобретение относится к области биотехнологии и биохимии, в частности к способам получения биологически активных веществ на основе нуклеиновых кислот, а именно к получению натриевой соли ДНК, выделенной из микроводоросли Chlorella vulgaris. Способ получения нуклеината натрия из микроводоросли предусматривает механическое лизирование клеточной оболочки микроводоросли, очистку биоматериала от липидов, пигментного комплекса, полисахаридов, белков и др., гидролиз в цитратно-солевом растворе, избавление от клеточного шлама и денатурированных белков, осаждение нуклеиновых кислот в виде натриевых солей этанолом, изопропанолом или ацетоном, центрифугирование, промывку осадка этиловым спиртом, сушку и измельчение препарата до мелкодисперсного порошкообразного состояния.

Способ получения нуклеината натрия из микроводоросли chlorella vulgaris beijerink // 2742056

Изобретение относится к области биотехнологии и биохимии, в частности к получению натриевой соли ДНК, выделенной из микроводоросли Chlorella vulgaris. Способ получения препарата нуклеината натрия предусматривает механическое лизирование клеточной оболочки микроводоросли, очистку биоматериала от липидов, пигментного комплекса, полисахаридов, белков и др., гидролиз в цитратно-солевом растворе, избавление от клеточного шлама и денатурированных белков, осаждение нуклеиновых кислот в виде натриевых солей этанолом, центрифугирование, промывку осадка спиртом, сушку и измельчение препарата до мелкодисперсного порошкообразного состояния.

Способ экстракции пигментов из клеток микроводоросли tetraselmis viridis // 2773709

Изобретение относится к биотехнологии. Предложен способ экстракции пигментов из клеток микроводоросли Tetraselmis viridis, включающий дезинтеграцию сырой биомассы с помощью абразивного вещества - кварцевого песка; экстракцию пигментного комплекса 100% ацетоном на водяной бане при 40-50°С с последующим центрифугированием экстракта для отделения растворимой части, содержащей пигментный комплекс. Нерастворимую часть подвергают повторной экстракции и разделению до полного обесцвечивания осадка и надосадочной жидкости. Изобретение обеспечивает повышение выхода пигментов из сырой биомассы одноклеточной водоросли Tetraselmis viridis при сокращении времени и трудоемкости процесса. 1 ил., 1 табл., 4 пр.