RU2668162C1 - Способ культивирования микроводоросли Chlorella - Google Patents

Способ культивирования микроводоросли Chlorella Download PDF

Info

Publication number
RU2668162C1
RU2668162C1 RU2017142638A RU2017142638A RU2668162C1 RU 2668162 C1 RU2668162 C1 RU 2668162C1 RU 2017142638 A RU2017142638 A RU 2017142638A RU 2017142638 A RU2017142638 A RU 2017142638A RU 2668162 C1 RU2668162 C1 RU 2668162C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
microalgae
cultivation
suspension
chlorella
minutes
Prior art date
Application number
RU2017142638A
Other languages
English (en)
Inventor
Наталья Анатольевна Политаева
Юлия Генриховна Базарнова
Юлия Александровна Смятская
Татьяна Алексеевна Кузнецова
Елена Владимировна Трухина
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ")
Priority to RU2017142638A priority Critical patent/RU2668162C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2668162C1 publication Critical patent/RU2668162C1/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/12Unicellular algae; Culture media therefor
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G33/00Cultivation of seaweed or algae
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/02Photobioreactors

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Marine Sciences & Fisheries (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

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

Description

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.

Claims (1)

  1. 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.
RU2017142638A 2017-12-06 2017-12-06 Способ культивирования микроводоросли Chlorella RU2668162C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017142638A RU2668162C1 (ru) 2017-12-06 2017-12-06 Способ культивирования микроводоросли Chlorella

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017142638A RU2668162C1 (ru) 2017-12-06 2017-12-06 Способ культивирования микроводоросли Chlorella

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2668162C1 true RU2668162C1 (ru) 2018-09-26

Family

ID=63668956

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017142638A RU2668162C1 (ru) 2017-12-06 2017-12-06 Способ культивирования микроводоросли Chlorella

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2668162C1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113692962A (zh) * 2021-08-26 2021-11-26 安徽金晟达生物电子科技有限公司 一种固碳微藻栽培方法
RU2769152C1 (ru) * 2021-05-18 2022-03-28 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Курский федеральный аграрный научный центр" Способ культивирования микроводоросли Chlorella vulgaris
RU2797012C1 (ru) * 2022-12-23 2023-05-30 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" Способ получения биомассы микроводорослей Chlorella vulgaris

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2175013C2 (ru) * 1999-07-19 2001-10-20 Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики Способ искусственного культивирования микроводорослей и установка для его осуществления
RU2176667C1 (ru) * 2000-04-21 2001-12-10 Богданов Николай Иванович Способ культивирования микроводорослей на основе штамма "chlorella vulgaris ифр № с-111"
RU2558300C2 (ru) * 2013-11-07 2015-07-27 Общество с ограниченной ответственностью "Биостатика" Способ выращивания хлореллы

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2175013C2 (ru) * 1999-07-19 2001-10-20 Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики Способ искусственного культивирования микроводорослей и установка для его осуществления
RU2176667C1 (ru) * 2000-04-21 2001-12-10 Богданов Николай Иванович Способ культивирования микроводорослей на основе штамма "chlorella vulgaris ифр № с-111"
RU2558300C2 (ru) * 2013-11-07 2015-07-27 Общество с ограниченной ответственностью "Биостатика" Способ выращивания хлореллы

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
НАГОРНОВ С.А., МЕЩЕРЯКОВА Ю.В., Исследование условий культивирования микроводоросли хлорелла в трубчатом фотобиореакторе // Вестник ТГТУ, Том 21, N 4, 2015, стр.653-659. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2769152C1 (ru) * 2021-05-18 2022-03-28 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Курский федеральный аграрный научный центр" Способ культивирования микроводоросли Chlorella vulgaris
CN113692962A (zh) * 2021-08-26 2021-11-26 安徽金晟达生物电子科技有限公司 一种固碳微藻栽培方法
RU2797012C1 (ru) * 2022-12-23 2023-05-30 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" Способ получения биомассы микроводорослей Chlorella vulgaris
RU2819445C1 (ru) * 2023-12-08 2024-05-21 Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Инженерные Навыки и Компетенции" Способ культивирования микроводоросли Chlorella kessleri для использования в качестве биокомпонента топлива

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Grobbelaar et al. Influence of high frequency light/dark fluctuations on photosynthetic characteristics of microalgae photoacclimated to different light intensities and implications for mass algal cultivation
Harker et al. Autotrophic growth and carotenoid production of Haematococcus pluvialis in a 30 liter air-lift photobioreactor
CN102766578B (zh) 雨生红球藻的培养生产方法
CN104046566B (zh) 一种快速制备高密度高纯藻种的方法
WO2016165660A1 (zh) 一种淡水真核微藻养殖方法
CN111248139B (zh) 一种高密度轮虫的培养装置及方法
WO2016165659A1 (zh) 人工光源微藻养殖装备
Liang et al. Growth rate and biomass productivity of Chlorella as affected by culture depth and cell density in an open circular photobioreactor
RU2668162C1 (ru) Способ культивирования микроводоросли Chlorella
Pattanaik et al. Effect of LED lights on the growth of microalgae
Choi et al. Optimum conditions for cultivation of Chlorella sp. FC-21 using light emitting diodes
Ren et al. Enhanced photoautotrophic growth of Chlorella vulgaris in starch wastewater through photo-regulation strategy
CN105838585B (zh) 硅藻培养装置与方法
KR101413371B1 (ko) 해양심층수를 이용한 특정한 유용성분을 증강시키는 미세조류 배양방법
CN101712929B (zh) 利用发光颗粒进行微藻光生物培养的方法
Yago et al. Effects of flashing light from light emitting diodes (LEDs) on growth of the microalga Isochrysis galbana
CN104480178A (zh) 胁迫雨生红球藻快速积累虾青素的方法
WO2016000192A1 (zh) 一种内置光源生物反应器及微藻养殖方法
WO2013097786A1 (zh) 一种治理原生动物并实现稳定高产的藻类养殖工艺
CN201962280U (zh) 一种藻类细胞培养反应器
JP4839437B2 (ja) イソクリシス藻類の培養方法
CN112997925B (zh) 一种通过调控光环境提高牙鲆鱼苗生长的方法
RU2550266C2 (ru) Способ культивирования фотосинтезирующих микроорганизмов
JPH10248553A (ja) 微細藻クロレラ及び微細藻クロレラを用いたco2固定化法
RU2769152C1 (ru) Способ культивирования микроводоросли Chlorella vulgaris

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200212

Effective date: 20200212