Способ культивирования микроводоросли Chlorella
METHOD FOR CHLORELLA MICROALGAE CULTIVATION

Изобретение относится к области биотехнологии, в частности к способам культивирования микроводоросли Chlorella, предназначенная для использования в сельском хозяйстве в качестве корма для сельскохозяйственных животных (КРС, свиньи, птицы, пчелы, рыбы).
Известны различные способы культивирования штамма микроводоросли Chlorella.
Например, культивирование микроводоросли солнечным светом (Наукова Думка. Особенности интенсивного культивирования хлореллы в условиях солнечного освещения. Сборник докладов совещания «Роль низших организмов в круговороте веществ в замкнутых экологических системах» Киев, 1979; Глищук Л.П. Аппаратурно-технологическое оформление процесса культивирования цианобактерий Spirulina. Автореферат диссертации, М., 2000).
Известен способ культивирования микроводорослей на основе штамма «Chlorella vulgaris Ифр № С-111» (патент РФ №2176667). Способ предусматривает розлив питательной среды в емкости, инокуляцию суспензии штаммом, освещение культуральной жидкости в процессе роста микроводорослей и поддержание необходимой температуры суспензии. Емкости представляют собой сосуды из прозрачного материала и для освещения используют источник искусственного света. Сосуды размещены на расстоянии один от другого на поддоне каркаса вокруг источника света. Последний установлен на каркасе с возможностью вертикального перемещения к поддону. Изобретение обеспечивает интенсификацию процесса выращивания микроводорослей с использованием упомянутого выше штамма и получение стабильной плотности клеток за определенный период времени.
Недостатком выше приведенных способов культивирования штаммов микроводоросли Chlorella является: интенсивное увеличение освещенности штаммов приводит к истощению микроводоросли с последующим уменьшением прироста биомассы.
Известен способ культивирования микроводоросли и установка для его осуществления (патент РФ №2450049), который заключается в перемешивании и аэрации культуральной жидкости встряхиванием колб-культиваторов путем возвратно-поступательного перемещения, поддержании заданных значений температуры, рН и освещении источником света, согласно изобретению освещение осуществляется импульсным источником света с длительностью импульса 0,00001-0,001 с и длительностью интервала между импульсами 0,01-0,1 с, соответствующими длительностям световой и темновой фаз фотосинтеза для данной микроводоросли. Установка для осуществления способа включает культиваторы в виде ряда сосудов одинаковой геометрической формы с прозрачными днищами, установленных с возможностью возвратно-поступательного перемещения в горизонтальной плоскости (для аэрации и перемешивания) и снабженных источником освещения, в котором согласно изобретению источники освещения выполнены в виде набора светоизлучающих диодов, расположенных непосредственно под прозрачными днищами сосудов и соединенных с источником питания в виде генератора импульсов.
Недостатком является постоянное освещение культуральной жидкости диодами, что приводит к быстрому истощению клеток микроводоросли и снижению продуктивности.
Известен также способ получения питательной среды для культивирования лактозосбраживающих дрожжей (патент РФ №2482173). Смешивают водопроводную воду и минеральную воду курорта «Аршан» с минерализацией 4,1 мг/л в соотношении 1:1 с последующим добавлением пекарских дрожжей в количестве 10-12 г/л смеси водопроводной и минеральной воды и готовят дрожжевой перевар. Полученный дрожжевой перевар фильтруют и стерилизуют и добавляют из расчета на 100 мл дрожжевого перевара пептон в количестве 1% и лактозу 4% соответственно с получением среды. Полученную среду повторно стерилизуют и охлаждают.
Недостатком технического решения является трудоемкость осуществление способа.
За прототип принят способ культивирования хлореллы (Авт.св. №1373728). Изобретение относится к области промышленной микробиологии. Целью изобретения является повышение прироста биомассы хлореллы при одновременном снижении энергозатрат на ее культивирование. Способ состоит в том, что хлореллу выращивают на питательной среде, содержащей минеральные соли и жидкие отходы, образующиеся на картофелеперерабатывающих предприятиях, с содержанием сухих веществ 1-1,5%, при следующем соотношении компонентов, г/л: азотно-кислый калий 0,2-0,5, однозамещенный фосфорно-кислый калий 0,06-0,12, фильтрат жидких отходов, образующихся при варке и бланшировке картофеля, остальное, а культивирование ведут при освещении 4-5 тыс. лк. Способ позволяет получить суспензию хлореллы с плотностью 193,75 млн. клеток/мл (сухая биомасса 4,52 г/л) при освещенности 4-5 тыс. лк.
Недостатком технического решения является отсутствие периода покоя у микроводоросли Хлорелла, вследствие чего интенсивное увеличение освещенности штаммов приводит к гибели микроводоросли.
Задачей изобретения является увеличение продуктивности микроводоросли Chlorella путем периодического освещения, т.е. чередованием периодов покоя и активной фазы.
Сущность изобретения заключается в культивировании штамма микроводоросли Chlorella при поддержании температуры 27-29°С, рН и освещения источником света, добавлении минеральной воды со скважины 69 бис железноводского месторождения с содержанием солей 2,5 г/л в культуральную жидкость при соотношении 1:1. Согласно изобретению освещение осуществляется импульсным источником света с длительностью импульса 0,00001-0,001 с и длительностью интервала между импульсами 0,01-0,1 с, соответствующими длительностям световой и темновой фаз фотосинтеза для данного фототрофа 3 ч утром и 4 ч вечером. Освещенность 5 тыс. лк. Перемешивание осуществляется круговыми движениями.
2
2
Установка для осуществления способа представляет собой культиватор 1, содержащий прозрачный сосуд прямоугольной формы, снабженный источником освещения. Источники освещения выполнены в виде набора светоизлучающих люминесцентных ламп 2, расположенных под днищем сосуда и вокруг него, соединенных с источником питания в виде генератора импульсов, имеется патрубок подачи СО и патрубок выхода СО, а также трубка для выхода готовой продукции.
Возможность осуществления изобретения показана следующими примерами.
6
Пример 1. Эксперимент проводили на установке, схема которой изображена на чертеже. Объектом для исследований была выбрана микроводоросль Chlorella vulgaris, культивирование проводили на среде Тамия с добавлением минеральной воды со скважины 69 бис железноводского месторождения с содержанием солей 2,5 г/л в культуральную жидкость при соотношении 1:1 в течение 6 суток при температуре 27-29°С. Ферментацию вели в культиваторе с объемом культуральной жидкости 30 мл. Перемешивание осуществлялось круговыми движениями. Прирост биомассы 5 мл составил 4,22 г/л сухого веса при 187,0⋅10 клеток/мл суспензии, подсчет производили в камере Горяева. Подсветка осуществлялась днищами сосудов и вокруг них. Освещение осуществлялось импульсным источником света с длительностью импульса 0,00001-0,001 с и длительностью интервала между импульсами 0,01-0,1 с, соответствующими длительностям световой и темновой фаз фотосинтеза 3 ч утром и 4 ч вечером. Освещенность 5 тыс. лк.
Пример 2. Эксперимент проводили на установке, схема которой изображена на чертеже. Объектом для исследований была выбрана микроводоросль Chlorella infusionum, культивирование проводили на среде Тамия с добавлением минеральной воды со скважины 69 бис железноводского месторождения с содержанием солей 2,5 г/л в культуральную жидкость при соотношении 1:1 в течение 6 суток при температуре 29°С. Ферментацию вели в культиваторе с объемом культуральной жидкости 27 мл. Перемешивание осуществлялось круговыми движениями.
6
Прирост биомассы 5 мл составил 4,54 г/л сухого веса при 195,0⋅10 клеток/мл суспензии, подсчет производили в камере Горяева. Подсветка осуществлялась днищами сосудов и вокруг них.
Пример 3. Эксперимент проводили на установке, схема которой изображена на чертеже. Объектом для исследований была выбрана микроводоросль Chlorella vulgaris, культивирование проводили на среде Тамия с добавлением минеральной воды со скважины 69 бис железноводского месторождения с содержанием солей 2,5 г/л в культуральную жидкость при соотношении 1:1 в течение 6 суток при температуре 28°С. Ферментацию вели в культиваторе с объемом культуральной жидкости 25 мл. Перемешивание осуществлялось круговыми движениями.
6
Прирост биомассы 5 мл составил 4,55 г/л сухого веса при 196,0⋅10 клеток/мл суспензии, подсчет производили в камере Горяева. Подсветка осуществлялась днищами сосудов и вокруг них.
Освещение осуществлялось импульсным источником света с длительностью импульса 0,00001-0,001 с и длительностью интервала между импульсами 0,01-0,1 с, соответствующими длительностям световой и темновой фаз фотосинтеза 3 ч утром и 4 ч вечером. Освещенность 5 тыс. лк.
6
Пример 4. Эксперимент проводили на установке, схема которой изображена на чертеже. Объектом для исследований была выбрана микроводоросль Chlorella infusionum, культивирование проводили на среде Тамия с добавлением минеральной воды со скважины 69 бис железноводского месторождения с содержанием солей 2,5 г/л в культуральную жидкость при соотношении 1:1 в течение 6 суток при температуре 29°С. Ферментацию вели в культиваторе с объемом культуральной жидкости 30 мл. Перемешивание осуществлялось круговыми движениями. Прирост биомассы 5 мл составил 4,59 г/л сухого веса при 199,0⋅10 клеток/мл суспензии, подсчет производили в камере Горяева. Подсветка осуществлялась днищами сосудов и вокруг них. Освещение осуществлялось импульсным источником света с длительностью импульса 0,00001-0,001 с и длительностью интервала между импульсами 0,01-0,1 с, соответствующими длительностям световой и темновой фаз фотосинтеза 3 ч утром и 4 ч вечером. Освещенность 5 тыс. лк.
Освещение осуществлялось импульсным источником света с длительностью импульса 0,00001-0,001 с и длительностью интервала между импульсами 0,01-0,1 с, соответствующими длительностям световой и темновой фаз фотосинтеза 3 ч утром и 4 ч вечером. Освещенность 5 тыс. лк.
Технический результат заключается в повышении продуктивности микроводоросли Chlorella.