AGRIS - 

2024

Dmytriy V. Tarabukin | Elena N. Patova | Irina V. Novakovskaya

Представлены сведения о валоризации отходов, которые образуются в процессе производства санитарно-гигиенической бумаги. Оценена возможность биоконверсии полисахаридной части бумажного шлама в простые сахара. Рассмотрены варианты обработки бумажного шлама перед ферментативным гидролизом для достижения максимального выхода моносахаридов. Выявлено, что предобработка кислотами является ключевой стадией перед биокаталитическим расщеплением полисахаридов отхода. Дополнительный выход продуктов ферментативного гидролиза после предобработки кислотами был получен за счет предварительной экстракции бумажного шлама спиртом или ацетоном. Установлено, что наиболее интенсивно ферментативный гидролиз легкодоступных фракций бумажного шлама проходит за первые 10–12 ч. Далее процесс замедляется, вероятно, ввиду действия оставшихся компонентов наполнителей, а также увеличения доли трудногидролизуемой полисахаридной части. Во всех вариантах доля абсолютно сухого непрогидролизованного остатка составила около 43±2 % от сухого вещества бумажного шлама. Основными продуктами ферментативного гидролиза были глюкоза и ксилоза. Полученные сахара использованы для миксотрофного культивирования водорослей Tetradesmus obliquus и Chlorella vulgaris. Среда, приготовленная на гидролизате бумажного шлама, обеспечивала максимальный выход биомассы микроводорослей. Подобраны штаммы дрожжей для конверсии моносахаридов из бумажного шлама. В серии экспериментов по нестерильному выращиванию дрожжей наиболее продуктивными (в пределах 2,10±0,14 г воздушно-сухой массы дрожжей/дм3 за 24 ч) оказались культуры Candida utilis PAL D и Debaryomyces hansenii SWING R. Степень конверсии сахаров гидролизата составила 70±2 %. Бо́льшая часть из оставшихся (около 80 %) сахаров представлена ксилозой. Полная утилизация сахаров происходила на 2-е сутки при добавлении в среду дополнительного источника азота. С другой стороны, отработанная питательная среда после отделения дрожжей была пригодна для миксотрофного культивирования микроводорослей. Выявлено, что экономические затраты на предварительную обработку бумажного шлама азотной кислотой можно нивелировать, применив полученные соли в качестве источника азота для культивирования дрожжей. При этом выход биомассы дрожжей увеличивается почти в 2 раза. | This article presents the information on the valorization of waste generated during the production of tissue paper. The possibility of bioconversion of the polysaccharide part of paper sludge into simple sugars has been evaluated. The options for processing the paper sludge before enzymic hydrolysis to achieve the maximum yield of monosaccharides have been considered. Pretreatment with acids has been found to be a key step before the biocatalytic cleavage of waste polysaccharides. An additional yield of enzymic hydrolysis products after pretreatment with acids has been obtained by pre-extraction of the paper sludge with spirit or acetone. It has been established that the most intense enzymic hydrolysis of readily available fractions of the paper sludge takes place in the first 10–12 hours. Further, the process slows down, probably due to the action of the remaining components of the fillers, as well as an increase in the proportion of the difficult-to-hydrolyze polysaccharide part. In all cases, the proportion of absolutely dry non-hydrolyzed residue has been about 43±2 % of the dry matter of the paper sludge. The main products of enzymic hydrolysis have been glucose and xylose. The resulting sugars have been used for mixotrophic cultivation of the Tetradesmus obliquus and Chlorella vulgaris algae. Yeast strains have been selected for the conversion of monosaccharides from the paper sludge. In a series of experiments on non-sterile yeast cultivation, the Candida utilis PAL D and Debaryomyces hansenii SWING R cultures have turned out to be the most productive (within 2.10±0.14 g of air-dry yeast weight/dm3 per 24 hours). The degree of conversion of hydrolysate sugars has been 70±2 %. Most of the remaining sugars (about 80 %) have been represented by xylose. Complete utilization of the sugars has taken place on the 2nd day when having added an extra nitrogen source to the medium. On the other hand, the spent nutrient medium after yeast separation has been suitable for mixotrophic cultivation of microalgae. It has been revealed that the economic costs of pre-treatment of the paper sludge with nitric acid can be leveled by using the resulting salts as a nitrogen source for cultivating yeast. In doing so, the yield of yeast biomass increases by almost 2 times.

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2023

A. V. Prazukin | R. I. Lee | D. S. Balycheva | Y. K. Firsov | V. V. Kholodov

Род Cladophora – один из крупнейших родов зеленых водорослей, представители которого встречаются во всех водоёмах мира. Кладофора организует среду обитания для разных групп организмов, и в том числе для эпифитных одноклеточных водорослей, в силу чего может охарактеризоваться как «инженер-эколог» (an ecological engineer). В Крыму расположено большое количество соленых озёр, где постоянно или с определенной периодичностью формируются плавучие и донные маты кладофоры. Одним из таких озер является Херсонесское, расположенное вблизи г. Севастополя (44°35′09′′N, 33°23′39′′E), с площадью зеркала 0.05 км2 и водосбора – 0.92 км2, средняя глубина – 0.38 м, максимальная – 1.5 м. В статье предлагается и проверяется гипотеза, что кладофоровые маты являются «инженерами-экологами» в Херсонесском озере в весенне – осенний период. Рассматривается распределение диатомовых водорослей в структурированном пространстве кладофоровых матов. 26 июля 2017 г. на озере были выбраны два участка. У восточного (D) и северного (E) берега озера. На каждом из этих участков были выделены по два биотопа (станции: D1, D2 и станции: E3, E4), визуально различающихся. В одном случае, в вертикальной структуре кладофорового мата выделялся плавучий мат и слой водорослей под ним. В плавучем мате различались два горизонтальных слоя: верхний, относительно толстый (1 – 3 см), грязно-зеленного или жёлтого цвета и нижний, тонкий (0.1 – 1 см), зелёного или тёмно-зеленого цвета. В другом случае, это был донный мат водорослей, мат, лежащий на дне, и был он структурно подобен плавучему мату и на поверхности дна располагался отдельными «пятнами» разного размера. Со всех горизонтальных слоёв кладофоровых матов и с донного грунта под ними в трёх повторностях отбирали пробы для анализа видовой структуры и количественных характеристик диатомовых водорослей. На момент исследования на кладофоре и в донных осадках в районе рассматриваемых станций было обнаружено 23 вида микроводорослей: Chromista (Ochrophyta, Bacillariophyceae) – 20 видов; Chromista (Myzozoa, Dinophyceae) – 3 вида [Gymnodinium sp., Kryptoperidinium foliaceum (F.Stein) Lindemann, 1924, Protoceratium reticulatum (Claparede et Lachmann) Butschli, 1885]. Максимальное богатство видов диатомовых водорослей наблюдали в донном мате, где их было 14 видов. В плавучем мате оно варьировало от 3 до 8, в среднем 5.7 (SD = 2,517; CV = 0,444), а в слое водорослей под плавучим матом – от 4 до 10, в среднем 6.3 (SD = 3.25; CV = 0.507). По богатству видов пробы донных отложений отличались меньшей вариабельностью (CV = 0.143), число видов в этих пробах составляло от 6 до 8, в среднем 7 (SD = 1.000). По видовому составу диатомовых водорослей в растительных матах станций восточного и северного побережий наблюдали не слишком высокую степень различия (индекс сходства Жакара: KJ = 0.29 – 0.33; индекс сходства Чекановского-Сёренсена-Дайса: KCSD = 0.44 – 0.50). Показано, что по видовому составу диатомовых водорослей верхний и нижний слои плавучего мата, слой водорослей под плавучим матом и донные осадки на всех рассматриваемых станциях не различаются [KJ = 0.65 (SD = 0.165, CV = 0.253); KCSD = 0.78 (SD = 0.119, CV = 0.153)]. На всех станциях высокие значения численности и биомассы клеток на единицу массы кладофоры наблюдали в нижнем слое плавучего мата [47.911.106 клеток г-1 (SD = 34.783, CV = 0.726); 115.06 мг.г-1 (SD = 65.599, CV = 0.570), соответственно], а низкие значения [8.957.106 клеток г-1 (SD = 6.329, CV = 0.707); 17.21 мг . г-1 (SD = 8.197, CV = 0,476), соответственно] – в его верхнем слое. В слое водорослей под плавучим матом средние значения численности и биомассы водорослей, соответственно, были равны: 14.713.106 клеток г-1 (SD = 14.457, CV = 0.983); 35.11мг.г-1 (SD = 33.532, CV = 0.955). Общая численность диатомовых водорослей кладофорового мата на единицу поверхности дна озера в среднем составляла 53.54 .108 клеток.м-2 (SD = 66.63 .108, CV = 1.24), а их общая биомасса – 12.99 г (сырой массы).м-2 (SD = 14.20, CV = 1.09). Доля биомассы диатомовых водорослей в сырой массе всего кладофорового мата в среднем составляла 1.06% (SD = 0.68, CV = 0.64).

Show more [+]

Less [-]

Directory of Open Access Journals - Sweden

2022

N. N. Kovalev | S. E. Leskova | E. V. Mikheev

Проведена оценка влияния различных концентраций салициловой кислоты на динамику роста Isochrysis galbana Parke, 1949 в накопительной культуре. Культивирование осуществляли в монокультуре. Прирост биомассы водорослей находили по увеличению числа клеток, просчитанных в каждом опыте в камере Горяева в трех повторностях под световым микроскопом. Продолжительность экспериментов составляла 7 суток. Установлено, что концентрации салициловой кислоты 2,8 × 10-7 – 5,6 × 10-7 моль/л оказывали стимулирующее воздействие на динамику роста клеток I. galbana по сравнению с контрольной группой. Максимальный прирост клеток в культуре наблюдался при добавлении салициловой кислоты в концентрации 2,8 × 10-7 моль/л, при этом удельная скорость роста при данной концентрации салициловой кислоты на 7-е сутки эксперимента была в 1,2 раза выше по сравнению с контрольной группой. Проведена оценка биохимических показателей культуры водорослей I. galbana с добавлением салициловой кислоты в концентрации 2,8 × 10-7 моль/л в течение 7 суток эксперимента в сравнении с контрольной группой. Максимальное содержание белка в экспериментальной группе отмечалось на 7-е сутки эксперимента. Увеличение составляло 76,9% по сравнению с начальным значением.  Показано, что максимальный рост содержания липидов и углеводов в экспериментальной группе приходился на 5-е сутки эксперимента. Прирост по этим показателям составлял 41,7 и 87% соответственно. Содержание хлорофилла росло на протяжении всего времени эксперимента, как в контрольной, так и в экспериментальной группах, при этом наибольшее значение данного показателя отмечено для экспериментальной группы.

Show more [+]

Less [-]

Directory of Open Access Journals - Sweden

2022

Лескова, С.Е.

Проведено исследование влияния различных концентраций гиббереллиновой кислоты на рост Isochrysis galbana внакопительной культуре. Прирост биомассы водорослей находили по увеличению числа клеток, просчитанных вкаждом опыте в трех камерах Горяева под световым микроскопом. Продолжительность эксперимента составляла 8суток. Установлено, что концентрации гиббереллиновой кислоты 0,39 × 10-8 и 0,79 × 10-8 моль/л оказывалистимулирующее воздействие на динамику роста клеток I. galbana, по сравнению с контрольной группой.Максимальный прирост клеток в культуре наблюдался при добавлении гиббереллиновой кислоты в концентрации0,39 × 10-8 моль/л и составлял 721%. Проведена оценка биохимических показателей культуры водорослей I. galbana, сдобавлением гиббереллиновой кислоты в концентрации 0,39 × 10-8 моль в течении 8 суток эксперимента в сравнении сконтрольной группой. Показано увеличение, по сравнению с контрольной группой, количества белка, липидов,углеводов и хлорофилла в культуре водорослей, выращиваемых с добавлением гиббереллиновой кислоты вконцентрации 0,39 × 10-8 моль, на момент окончания эксперимента.

Show more [+]

Less [-]

Cifra Ltd - Russian Federation

2022

E. A. Yurikova | A. A. Begun

Впервые для российского прибрежья Японского моря изучена количественная структура сообщества микроводорослей морского льда. Исследованием охвачены биотопы льда и подлёдного фитопланктона двух бухт острова Русский в зимний период 2020 и 2021 гг. Идентифицировано 88 видов микроводорослей из 50 родов и 7 отделов. Установлено, что сообщество микроводорослей льда характеризовалось бόльшим видовым богатством, чем подлёдный фитопланктон. Среди доминирующих видов наиболее многочисленными были планктонные диатомовые водоросли Chaetoceros socialis f. radians, Nitzschia frigida, Thalassiosira nordenskioeldii и Nitzschia sp. Диатомеи составляли основу сообщества, достигая в 2020 г. численности 1861,2 кл.·мл−1 в бух. Воевода и 751,2 кл.·мл−1 в бух. Новик, а в 2021 г. — 6846,3 и 17143,1 кл.·мл−1 соответственно. В 2020 г. в бух. Воевода численность клеток была максимальной в верхнем слое ледового керна и постепенно снижалась ближе к границе с подлёдной водой; в бух. Новик она была распределена почти равномерно по всему керну. В 2021 г. в бух. Воевода отмечена противоположная закономерность: в верхних слоях керна численность микроводорослей была минимальной, а по ходу продвижения вниз, к границе с подлёдной водой, она постепенно возрастала. В бух. Новик максимум численности зарегистрирован в верхнем слое керна, притом что распределение по всем слоям было относительно равномерным. Таким образом, показаны различия в количественной структуре микроводорослей льда в зависимости от слоя ледового керна, года и места исследования.

Show more [+]

Less [-]

Directory of Open Access Journals - Sweden

2022

R. P. Trenkenshu

В работе представлена количественная модель зависимости морфологической структуры непрерывной культуры микроводорослей от внешнего освещения и видоспецифических параметров клеток. В основе моделирования лежит представление о двух основных фазах, составляющих жизненный цикл клетки – интерфазе и фазе деления. Интерфаза рассматривается как светозависимый процесс, при котором происходит рост биомассы клетки. Фаза деления не зависит от света и наступает после достижения клеткой определенной массы, равной (или большей) сумме масс дочерних клеток. Заканчивается стадия деления цитокинезом – полным разделением клетки на дочерние. Возрастное состояние микроводорослевой клетки характеризуется величиной её биомассы, а переходы из одного состояния в другое активностью (роста и деления). Модель представлена системой дифференциальных уравнений, полностью описывающих динамику процесса онтогенеза. Анализируется частное решение модели для динамически равновесного роста микроводорослей в культуре при различной интенсивности света. Показано, что в непрерывной культуре микроводорослей, растущей фотолитотрофно, удельная скорость роста связана с морфологической структурой популяции клеток простыми прямо пропорциональными уравнениями с видоспецифическими коэффициентами – максимальной скоростью роста в интерфазе (при насыщающей интенсивности света) и активности деления клеток при митозе.

Show more [+]

Less [-]

Directory of Open Access Journals - Sweden

2022

T. V. Rauen | V. S. Mukhanov | L. O. Aganesova

Включение частиц микропластика (МП) в микробную пищевую цепь и их дальнейшая передача на более высокие трофические уровни практически не исследованы. В данной работе закономерности поглощения МП одноклеточными организмами исследовали в культуре гетеротрофной динофлагелляты Oxyrrhis marina (OXY). В качестве пищевых объектов для последних использовали гаптофитовую микроводоросль Isochrysis galbana (ISO), полистирольные микросферы (MS) размером 5,6 мкм, а также их смесь (ISO-MS). Динамику численности микроорганизмов и микросфер исследовали с помощью проточного цитометра. Было показано, что гетеротроф O. marina потреблял частицы МП даже в присутствии своих обычных жертв – микроводорослей, при этом МП не оказывал на него негативного влияния. Скорости выедания обеих "жертв" в смеси OХY-ISO-MS составили, соответственно, 0,21 ± 0,01 MS/кл/ч (± стандартное отклонение) и 0,38 ± 0,01 ISO/кл/ч, и были достоверно ниже, чем в экспериментах с монодиетами OXY-ISO (1,93 ± 0,68 ISO/кл/ч) и OXY-MS (0,45 ± 0,04 MS/кл/ч), т.е. усложнение состава (расширение спектра) пищевых объектов вело к снижению скорости их потребления. Скорость осветления среды динофлагеллятой O. marina в экспериментах с монодиетами составила, соответственно, 0,12 ± 0,04 мкл/кл/ч (OXY-ISO) и 0,19 ± 0,06 мкл/кл/ч (OXY-MS), т.е. на поимку клеток ISO он затрачивал меньше времени, чем на поимку MS. Эту же закономерность наблюдали и в экспериментах со смесью пищевых объектов (OХY-ISO-MS) – скорость осветления среды в сосудах с ISO (0,17 ± 0,02 мкл/кл/ч) была незначительно ниже, чем в сосудах с MS (0,19 ± 0,003 мкл/кл/ч). Трофической адаптации O. marina к MS не происходило, на что указывал факт их вторичного потребления даже при наличии альтернативного кормового объекта - I. galbana. Кроме того, не была выявлена и селективность питания O. marina ни к одной из "жертв", будь то I. galbana или пластиковые микросферы. Полученные результаты указывают на возможность (и высокую вероятность) включения МП в микробную пищевую цепь и важную роль одноклеточных организмов в передаче МП на более высокие трофические уровни.

Show more [+]

Less [-]

Directory of Open Access Journals - Sweden

2019

Богданова, Алена Андреевна | Флёрова, Екатерина Александровна | Паюта, Александра Александровна

The complex effect of two factors (the optimum ratio of nutrients of the medium and the electrostatic field) on the qualitative and quantitative indicators of Chlorella vulgaris was investigated. It is shown that the use of a medium with optimal concentrations of mineral substances and an electrostatic field with a voltage of 15 kV and an exposure time of 72 hours has a positive effect on growth rates, the size of microalgae cells and their viability, contributes to obtaining a culture with a density of 50 mln cells / ml 18 hours faster in comparison with the cultivation of generally accepted methods. It has been established that when two factors are influences on the cells of the Chlorella a mutagenic effect is not observed. Analysis of the microalgae culture grown under the influence of the studied factors showed that its chemical composition was consistent and with several indicators exceeded that of chlorella cultivation according to classical technologies. It was revealed that the activity of catalase and superoxide dismutase of microalgae grown in optimal conditions of the nutrient medium and the electrostatic field, significantly exceeded similar values of Chlorella vulgaris, which was not subjected to electrostatic stimulation. The high activity of the studied enzymes in Chlorella cells is shown in comparison with higher plants – components of bio-antioxidant preparations, such as Amaranthus paniculatus L. and Nicotiana tabacum L. According to the results of the toxicological study the absence of the content in Chlorella of the main poisonous substances for body animals and humans (mercury, arsenic) has been established. As a result of the research, it was proposed to use the established optimal parameters of both factors in the cultivation of C. vulgaris. | Исследовано комплексное влияние двух факторов (оптимального соотношения питательных веществ среды и электростатического поля) на качественные и количественные показатели Chlorella vulgaris. Показано, что применение среды с оптимальными концентрациями минеральных веществ и электростатического поля с напряжением 15 кВ и временем воздействия 72 ч положительно влияют на ростовые показатели, размер клеток микроводоросли и их жизнеспособность, способствует получению культуры с плотностью 50 млн кл./мл на 18 ч быстрее в сравнении с культивированием по общепринятым методикам. Установлено, что при воздействии двух изучаемых факторов на клетки Chlorella мутагенный эффект не наблюдается. Анализ культуры микроводоросли, выращенной при воздействии исследуемых факторов, показал, что ее химический состав соответствовал и по ряду показателей превосходил таковой при культивировании хлореллы по классическим технологиям. Выявлено, что показатели активности каталазы и супероксиддисмутазы микроводоросли, выращенной в оптимальных условиях питательной среды и электростатического поля, достоверно превышали аналогичные значения C. vulgaris, не подвергавшейся стимулированию электростатическим полем. Показана большая активность исследуемых ферментов в клетках хлореллы по сравнению с высшими растениями – компонентами биоантиоксидантных препаратов, такими как Amaranthus paniculatus L. и Nicotiana tabacum L. По результатам токсикологического исследования установлено отсутствие содержания в Chlorella основных отравляющих организм животных и человека веществ (ртуть, мышьяк). В результате проведенных исследований предложено использование установленных оптимальных параметров обеих факторов в культивировании C. vulgaris.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2019

Богданова, Алена Андреевна | Флёрова, Екатерина Александровна | Паюта, Александра Александровна

The complex effect of two factors (the optimum ratio of nutrients of the medium and the electrostatic field) on the qualitative and quantitative indicators of Chlorella vulgaris was investigated. It is shown that the use of a medium with optimal concentrations of mineral substances and an electrostatic field with a voltage of 15 kV and an exposure time of 72 hours has a positive effect on growth rates, the size of microalgae cells and their viability, contributes to obtaining a culture with a density of 50 mln cells / ml 18 hours faster in comparison with the cultivation of generally accepted methods. It has been established that when two factors are influences on the cells of the Chlorella a mutagenic effect is not observed. Analysis of the microalgae culture grown under the influence of the studied factors showed that its chemical composition was consistent and with several indicators exceeded that of chlorella cultivation according to classical technologies. It was revealed that the activity of catalase and superoxide dismutase of microalgae grown in optimal conditions of the nutrient medium and the electrostatic field, significantly exceeded similar values of Chlorella vulgaris, which was not subjected to electrostatic stimulation. The high activity of the studied enzymes in Chlorella cells is shown in comparison with higher plants – components of bio-antioxidant preparations, such as Amaranthus paniculatus L. and Nicotiana tabacum L. According to the results of the toxicological study the absence of the content in Chlorella of the main poisonous substances for body animals and humans (mercury, arsenic) has been established. As a result of the research, it was proposed to use the established optimal parameters of both factors in the cultivation of C. vulgaris. | Исследовано комплексное влияние двух факторов (оптимального соотношения питательных веществ среды и электростатического поля) на качественные и количественные показатели Chlorella vulgaris. Показано, что применение среды с оптимальными концентрациями минеральных веществ и электростатического поля с напряжением 15 кВ и временем воздействия 72 ч положительно влияют на ростовые показатели, размер клеток микроводоросли и их жизнеспособность, способствует получению культуры с плотностью 50 млн кл./мл на 18 ч быстрее в сравнении с культивированием по общепринятым методикам. Установлено, что при воздействии двух изучаемых факторов на клетки Chlorella мутагенный эффект не наблюдается. Анализ культуры микроводоросли, выращенной при воздействии исследуемых факторов, показал, что ее химический состав соответствовал и по ряду показателей превосходил таковой при культивировании хлореллы по классическим технологиям. Выявлено, что показатели активности каталазы и супероксиддисмутазы микроводоросли, выращенной в оптимальных условиях питательной среды и электростатического поля, достоверно превышали аналогичные значения C. vulgaris, не подвергавшейся стимулированию электростатическим полем. Показана большая активность исследуемых ферментов в клетках хлореллы по сравнению с высшими растениями – компонентами биоантиоксидантных препаратов, такими как Amaranthus paniculatus L. и Nicotiana tabacum L. По результатам токсикологического исследования установлено отсутствие содержания в Chlorella основных отравляющих организм животных и человека веществ (ртуть, мышьяк). В результате проведенных исследований предложено использование установленных оптимальных параметров обеих факторов в культивировании C. vulgaris.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2017

M. V. Bashenkhaeva | Yu. R. Zakharova

A collection of pure cultures isolated from the sub-ice algae-bacterial communities inhabiting the lower ice surface of Lake Baikal was obtained. The differences in morphology of the cultured bacteria and their enzymatic activities were revealed by the methods of classical microbiology. The taxonomic affiliation of several cultures was determined by the 16S rRNA gene sequencing. They belong to the genera Pseudomonas putida, P. psychrophila, Methylobacterium extorquens, Rhodococcus aerolatus, Brevundimonas aurantiaca, B. vesicularis, Sphingomonas subarctica, Roseomonas frigidaqua, and Janthinobacterium lividum. These taxa are adapted to low-temperature environments.

Show more [+]

Less [-]

Directory of Open Access Journals - Sweden