Способ культивирования планктонной хлореллы

Изобретение относится к биотехнологии, в частности способу культивирования планктонной хлореллы, используемой в качестве корма для сельскохозяйственных животных. Разработан способ культивирования в течение суток в режиме двух световых и одной темновой фазы, при этом температура суспензии выдерживается в пределах от 28 до 30°C. Используется питательная среда, состоящая из минеральных и органических компонентов. Культивирование проводят в три этапа, которые отличаются по количеству используемых органических компонентов питательной среды. Изобретение позволяет получать продукт, различающийся по содержанию биомассы для дифференцированного использования в качестве корма для сельскохозяйственных животных. 1 табл., 4 пр.

 

Область применения

Изобретение относится к биотехнологии, способу культивирования микроводорослей, преимущественно планктонной хлореллы, используемой в качестве корма для сельскохозяйственных животных.

Уровень техники

Известен способ культивирования микроводорослей с использованием целлюлозосодержащего вещества: соломы, камыша, рогоза, линтерной пыли и аэробных целлюлозоразрушающих бактерий Vibrio vulgaris с плотностью 1-3 млн/мл (а.с. SU 716541). Недостатки способа: длительный срок культивирования, который составляет шесть суток, и низкий выход биомассы - 0,5 г/л.

Известен способ культивирования микроводорослей на основе штамма Chlorella vulgaris ИФР № С-111, предусматривающий разлив питательной среды в емкости, инокуляцию суспензии штаммом, освещением культуральной емкости в процессе роста микроводорослей и поддержание необходимой температуры суспензии (патент RU 2176667). Недостатки способа: сравнительно длительный период культивирования, который составляет четверо суток, и продолжительное ежесуточное освещение, равное 20-22 часам.

Известен способ культивирования хлореллы на питательной среде, содержащей минеральные соли и жидкие отходы, образующиеся при варке и бланшировании картофеля на картофелеперерабатывающих предприятиях. Такой способ позволяет получить суспензию хлореллы с численностью 193,75 млн клеток/мл и сухой биомассой 4,52 г/л (а.с. SU 1373728). Недостаток способа заключается в трудоемкости приготовления питательной среды, что связано с трехкратной дробной стерилизацией в автоклаве.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения (прототип) является способ культивирования хлореллы на питательной среде, содержащей марганцовокислый калий, хлористый кобальт и зерно-картофельную барду, которая образуется при производстве спирта. Готовую питательную среду стерилизуют в течение 30 минут. В период светового выращивания водорослей культуру перемешивают воздухом (патент BY 6970). Недостаток способа: необходимость стерилизации питательной среды и барботирования культуры воздухом в светлый период выращивания.

Раскрытие изобретения

Цель данного изобретения состоит в разработке способа культивирования планктонной хлореллы с возможностью получения продукции, различающейся по содержанию биомассы для дифференцированного использования в качестве корма различным возрастным группам и категориям животных.

Техническим результатом настоящего изобретения является продукция, различающаяся по биомассе, получаемая за суточный период культивирования в режиме двух световых и одной темновой фазы фотосинтеза с использованием питательной среды из минеральных и органических компонентов.

Описание изобретения

Готовят питательную среду (1) на один литр водопроводной воды при следующем соотношении компонентов:

- минеральных

1. Аммиачная селитра 0,4 г;

2. Аммофос, 15% раствор 0,2 мл;

3. Железо хлорид, 1% раствор 0,15 мл;

4. Кобальт азотнокислый, 0,01% раствор 0,5 мл;

5. Медь сернокислая, 0,01% раствор 0,5 мл;

6. Магний сернокислый 0,3 г;

7. Калий сернокислый, 12% раствор 0,5 мл;

- органических

1. Фильтрат настоя голозерного овса (рН 3,5-5,0),

этап культивирования: I - 35,0 мл; II - 50,0 мл; III - 60,0 мл;

2. Фугат зерновой послеспиртовой барды (рН 4,2-4,5),

этап культивирования: I - 50,0 мл; II - 60,0 мл; III - 85,0 мл.

Фильтрат настоя голозерного овса. Зерно голозерного овса в соотношении 1:2 заливают минеральной питательной средой. Например, на 1 кг голозерного овса берут два литра минеральной питательной среды. Настаивают в течение одних суток при температуре 28-30°С. По истечении срока жидкую часть отцеживают через сетчатый фильтр и замеряют рН, который должен быть от 3,5 до 5,0. К голозерному овсу после сцеживания доливают минеральную питательную среду в количестве, равном слитой жидкой части. Срок использования голозерного овса для приготовления настоя составляет 1-2 месяца, причем за весь указанный срок рН не должен быть выше 5,0. По истечении срока использованный голозерный овес удаляют и заменяют на новый.

Фугат зерновой послеспиртовой барды. Фугат является отходом спиртового производства. Послеспиртовая барда представлена твердой и жидкой фазами. Жидкая фаза - фугат - прозрачный окрашенный в светло-коричневый цвет фильтрат. Он состоит из водного раствора минеральных и органических веществ (г/л): минеральные соли 1,24-1,52, сырой протеин 8,6-8,8, жиры 0,4-0,6. Химический состав минеральных солей (мг/л): общий азот 283. фосфаты 80, сульфаты 366. хлориды 454, железо общее 68. Органические вещества представлены пептидами, аминокислотами, неутилизированными сахарами и органическими кислотами. Фугат имеет рН в пределах 4,2-4,5. Срок хранения фугата до трех лет при температуре от 2 до 7°С.

Приготовленную таким образом питательную среду и исходный посевной материал культуры заливают в стеклянный сосуд в соотношении по 50% каждого и замеряют рН, при необходимости доводят до 7,0. Далее включают освещение лампами ДРИ-250 или ДНаТ-250, при этом температуру суспензии выдерживают в пределах 28-30°С. В процессе культивирования используются световой и темновой периоды фотосинтеза, которые состоят из двух световых и одной темновой фазы, при этом каждый световой период составляет 10 часов, а между ними темновая фаза равняется 4 часам. Таким образом, на культивирование затрачивается 24 часа. Последующие этапы культивирования проводятся в таком же режиме освещения.

По предлагаемому способу предусмотрено три этапа культивирования (таблица 1), которые отличаются внесением в питательную среду органических компонентов: на этапе I добавляют 35 мл/л фильтрата голозерного овса (рН 3,5-5,0) и 50 мл/л фугата зернового послеспиртовой барды (рН 4,2-4,7) соответственно, на этапе II - 50 и 60 мл/л и на этапе III - 60 и 85 мл/л соответственно.

Для каждого этапа исходным материалом является суспензия хлореллы, полученная в предыдущем этапе культивирования. После выхода на конечную продукцию любого из этапов для его продолжения используется полученная суспензия. Различающаяся по содержанию биомассы продукция предназначена для дифференцированного использования в качестве корма различным возрастным группам и категориям животных (грамм сухой биомассы в 1 литре суспензии хлореллы):

- птица - 1,5;

- свиньи - 2,0;

- крупный рогатый скот - 2,3.

Культивирование планктонной хлореллы приспособлено к освещению лампами или использованию солнечного света. При использовании солнечного света культивирование ведется так же в две световых и одну темновую фезу. Каждая световая фаза равна по длительности периоду дневного солнечного освещения. Темновая фаза длится с периода наступления темноты до рассвета. Таким образом, при использовании солнечного освещения на культивирование тратится 2 световых дня и 1 ночь. При этом необходимо следить за температурой суспензии, не допуская превышения 30°С.

Предлагаемый способ не требует подачи углекислого газа и барботирования культуры воздухом, а также исключает постоянное перемешивание суспензии.

Органический комплекс питательной среды, состоящий из фугата и фильтрата настоя голозерного овса, является основой для образования бактериально-альгологического микробиоценоза, что в значительной мере ускоряет биологические процессы в высокопродуктивной экосистеме аквакультуры [Богданов Н.И., Эгамов М.С., 1993 (стр. 26)].

Пример 1

Проводят I этап культивирования микроводорослей (таблица 1) с использованием установки для непрерывного выращивания планктонных водорослей (патент RU 2571939). В качестве маточной культуры используют штамм Chlorella vulgaris ИФР № С-111 (патент RU 1751981) с исходной плотностью суспензии 1,0 г/л сухой биомассы. Используется питательная среда (1), в состав которой входят минеральные и органические компоненты. Соотношение питательной среды и маточной культуры 1:1. Замеряют рН суспензии и при необходимости доводят до 7,0. Включают освещение, при этом температуру суспензии выдерживают в пределах 28-30°C. Первый световой период составляет 10 часов. Для исполнения темнового периода освещение выключают на 4 часа. Второй световой период, так же, как и первый, составляет 10 часов. Срок культивирования равен 24 часам. Готовую культуру сливают в приемную емкость. Выход сухой биомассы составляет 1,5 г/л. Клетки в культуре на I этапе образуют по 2-4 автоспоры. Полученная продукция может использоваться в качестве корма для сельскохозяйственных животных, преимущественно птицы.

Пример 2

Проводят II этап культивирования микроводорослей (таблица 1). Исходным материалом для засева является продукция, полученная на I этапе. Культивирование осуществляется по примеру 1. Клетки в культуре на II этапе образуют по 4-8 автоспоры. Выход сухой биомассы составляет 2 г/л. Полученная продукция может использоваться в качестве корма для сельскохозяйственных животных, преимущественно свиней.

Культивирование осуществляется по примеру 1. Клетки в культуре на III этапе образуют по 8-16 автоспор. Выход сухой биомассы составляет 2,3 г/л. Полученная продукция может использоваться в качестве корма для сельскохозяйственных животных, преимущественно крупного рогатого скота.

Пример 4

Культивирование хлореллы с использованием солнечного освещения выполняется в соответствии с таблицей 1 для каждого этапа в двух вариантах. Первый вариант при использовании солнечного освещения состоит из двух дней и одной ночи. По второму варианту днем используется солнечный свет в течение 10 часов, далее 4 часа темновая фаза, и для второй световой фазы используются лампы. Второй вариант позволяет сократить выращивание хлореллы на 12 часов по сравнению с первым.

По предлагаемому способу планктонная хлорелла растет в условиях монокультуры, устойчива и невосприимчива к фагам, агглютинация клеток отсутствует, автолиз не наблюдается.

Таким образом, предложенный способ культивирования планктонной хлореллы позволяет получить продукцию, различающуюся по содержанию биомассы для дифференцированного использования в качестве корма различным возрастным группам и категориям животных. Питательная среда, включающая в состав минеральные и органические компоненты, за суточный срок с использованием двух световых и одного темнового периода, дает возможность сократить срок выращивания хлореллы в 4-6 раз.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР 716541 от 31 июля 1978 г., кл. C12N 1/12. Способ выращивания микроводорослей. Богданов Н.И., Елсуков И.Е. 25.02.80. Бюл. №7.

2. Патент РФ 2176667 от 21 апреля 2000 г., кл. C12N 1/12. Культивирование микроводорослей на основе штамма «Chlorella vulgaris ИФР № С-111». Богданов Н.И., Куницын М.В. 1012.2001. Бюл. №34.

3. Авторское свидетельство СССР 1373728 от 26 июня 1986 г., кл. C12N 1/12. Способ культивирования хлореллы. Грищенко Т.П. и др. 15.02.88. Бюл. №6.

4. Патент РБ 6970 от 29 декабря 2001 г., кл. C12N 1/12. Способ культивирования хлореллы. Сенникова В.Д. и др. 30.03.2005 (прототип).

5. Патент РФ 2571939 от 15 апреля 2015 г, кл. С12М 1/00. Установка для непрерывного выращивания планктонных водорослей. Богданов Н.И. 27.12.2015. Бюл. №36.

6. Патент РФ 1751981 от 14 декабря 1987 г. кл. 6 C12N 1/12. Штамм микроводоросли Chlorella vulgaris - продуцент биомассы. Богданов Н.И. 10.02.1997. Бюл. №4.

7. Богданов Н.И., Эгамов М.С. Микробиологические процессы и рыбоводные результаты интенсивно эксплуатируемых прудов Таджикистана. Деп. ВИНИТИ №197-В93, 1993. - С. 80.

Способ культивирования планктонной хлореллы, включающий культивирование ее на питательной среде, состоящей из минеральных и органических компонентов, отличающийся тем, что культивирование ведут в три этапа и одновременно в режиме чередования двух световых и одной темновой фазы фотосинтеза в течение 10…4…10 часов соответственно на каждом этапе при освещении лампами ДРИ-250 или солнечным светом, температуре культуры 28-30°С, на питательной среде, состоящей из минеральных и органических компонентов, которую вместе с исходным посевным материалом культуры берут в отношении 1:1, при этом для каждого последующего этапа исходным материалом является суспензия, полученная на предыдущем этапе культивирования, а сами этапы различаются между собой внесением в питательную среду органических компонентов при следующем их содержании на один литр водопроводной воды:

- минеральных

1. Аммиачная селитра 0,4 г;

2. Аммофос, 15% раствор 0,2 мл;

3. Железо хлорид, 1% раствор 0,15 мл;

4. Кобальт азотнокислый, 0,01% раствор 0,5 мл;

5. Медь сернокислая, 0,01% раствор 0,5 мл;

6. Магний сернокислый 0,3 г;

7. Калий сернокислый, 12% раствор 0,5 мл;

- органических

1. Фильтрат настоя голозерного овса (рН 3,5-5,0),

этап культивирования: I - 35,0 мл; II - 50,0 мл; III - 60,0 мл;

2. Фугат зерновой послеспиртовой барды (рН 4,2-4,5), этап культивирования:

I - 50,0 мл; II - 60,0 мл; III - 85,0 мл.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к биотехнологии. Термофильный планктонный штамм одноклеточной зеленой водоросли Chlorella sorokiniana FAT обладает тонкой оболочкой и способен интенсивно наращивать биомассу в синхронном режиме культивирования, депонирован во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов под регистрационным номером ВКПМ Аl-26.

Изобретение относится к области биотехнологии. Предложена технологическая линия для культивирования хлореллы.

Изобретение относится к промышленной микробиологии. Технологическая линия для получения кормовых дрожжей из н-парафинов и грибов семейства Candida включает блоки подготовки чистых культур Candida и микроводорослей, подготовки парафинов и солей, каждый из блоков последовательно соединен с блоком ферментации, блоком сгущения биомассы и блоком выделения кормовых дрожжей, дополнительно в технологической линии установлены блок микробиологической очистки газов и блок анаэробной очистки отходов.

Изобретение относится к области биотехнологии. Предложен фотобиореактор для биосеквестрации СО2 с иммобилизованной биомассой водорослей или цианобактерий.

Изобретение относится к области биотехнологии. Предложен способ получения биомассы микрорганизмов.

Изобретение относится к области культивирования микроводорослей. Предложен способ культивирования микроводоросли Chlorella.

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.

Группа изобретений относится к биотехнологии. Предложены способ получения суспензии пищевой хлореллы и устройство для естественного осаждения хлореллы.

Изобретение относится к способу определения объемов и площадей поверхностей клеток диатомовых водорослей, предусматривающему отбор и фотографирование водорослей, компьютерное построение трехмерных геометрических моделей путем создания каркаса, покрываемого полигональной поверхностью, расчеты объемов и площадей водорослей по полученным моделям.

Устройство для культивирования макрофитов с рабочими объемами с соотношением высоты к ширине не менее 1,5, имеющими поперечные профили дна в форме четвертой-шестой части сечения цилиндра, примыкающего к высоким боковым стенкам под прямым углом, и низкие стенки, выполненные из светонепроницаемого материала, оснащенные расположенными в их глубоких частях продольными перфорированными воздуховодами, патрубками для подачи и щелями для слива питательной среды, газообменниками, блоком регулирования рН с датчиками рН и набором сигнальных электродов, коммутатором, исполнительным механизмом для подачи в газообменники углекислого газа, светильниками с вертикальным набором люминесцентных ламп, вокруг которых попарно группируются рабочие объемы, которые дополнительно оснащены роторами, вращающимися на осях, закрепленных на торцевых стенках, с шестью подпружиненными, наполняемыми воздухом поворотными лопастями, выполненными из светопроницаемого материала, и вспомогательными перфорированными воздуховодами с независимым регулированием подачи воздуха. Устройство при значительном сокращении расходов углекислого газа и сжатого воздуха позволяет эффективно использовать световую энергию и, сохраняя высокую удельную производительность продукции, снизить её себестоимость. .

Группа изобретений, включающая штамм одноклеточных зеленых водорослей Parachlorella nurekis и его применение для уничтожения цианобактерий, относится к биотехнологии. Штамм Parachlorella nurekis 1904 KIEG депонирован в Коллекции Культур Водорослей и Протозоа (Culture Collection of Algae and Protozoa, CCAP), Морской институт Шотландии, Данбег, ОБАН, Аргайл, РАЗУ 1QA, Шотландия, Соединенное Королевство (Scottish Marine Institute, Dunbeg, OBAN, Argyll, PA37 1QA, Scotland, UK) под регистрационным номером CCAP №259/1 и может быть применен для уничтожения цианобактерий.

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к экологии, и может быть использовано в природоохранной деятельности для контроля качества вод пресных непроточных водоемов.

Изобретение относится к биологической обработке вЪды и может быть использовано для ее обогащения биологически активными веществами. .

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано для производства биомассы микроводорослей. .

Изобретение относится к области промышленной микробиологии. .

Изобретение относится к биотехнологии, в частности способу культивирования планктонной хлореллы, используемой в качестве корма для сельскохозяйственных животных. Разработан способ культивирования в течение суток в режиме двух световых и одной темновой фазы, при этом температура суспензии выдерживается в пределах от 28 до 30°C. Используется питательная среда, состоящая из минеральных и органических компонентов. Культивирование проводят в три этапа, которые отличаются по количеству используемых органических компонентов питательной среды. Изобретение позволяет получать продукт, различающийся по содержанию биомассы для дифференцированного использования в качестве корма для сельскохозяйственных животных. 1 табл., 4 пр.

Наверх