CZ100798A3 - Způsob řízené kultivace řas v heterotrofním režimu výživy - Google Patents
Způsob řízené kultivace řas v heterotrofním režimu výživy Download PDFInfo
- Publication number
- CZ100798A3 CZ100798A3 CZ981007A CZ100798A CZ100798A3 CZ 100798 A3 CZ100798 A3 CZ 100798A3 CZ 981007 A CZ981007 A CZ 981007A CZ 100798 A CZ100798 A CZ 100798A CZ 100798 A3 CZ100798 A3 CZ 100798A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- algae
- cultivation
- glucose
- phase
- concentration
- Prior art date
Links
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 title claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 title claims abstract description 5
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 title abstract 2
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims abstract description 39
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 12
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 claims abstract description 11
- 230000012010 growth Effects 0.000 claims abstract description 9
- 240000009108 Chlorella vulgaris Species 0.000 claims abstract description 3
- 235000007089 Chlorella vulgaris Nutrition 0.000 claims abstract description 3
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 claims description 20
- 230000005791 algae growth Effects 0.000 claims description 2
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 15
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 11
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 241000195649 Chlorella <Chlorellales> Species 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 3
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 1
- 229910020632 Co Mn Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 1
- 230000003698 anagen phase Effects 0.000 description 1
- 230000003399 chemotactic effect Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000012364 cultivation method Methods 0.000 description 1
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000009569 heterotrophic growth Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 1
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 244000005706 microflora Species 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000012047 saturated solution Substances 0.000 description 1
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Description
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu řízené kultivace řas v heterotrofním režimu výživy, zejména řas kmene Chlorella vulgaris BEIJ. DL 1996/H 12 na glukóze ve fermentačních tancích.
Dosavadní stav techniky
Velkoobjemová kultivace chlorelly se převážně provádí V solárních kultivačních zařízeních, přičemž se využívá produkčních kmenů řas, vyznačujících se vysokou rychlostí růstu a vhodnými technologickými vlastnostmi (Becker, F.E.,ed.Microalgae, Biotechnology and Microbiology, Cambridge University Press, 1994).
Kultivace chlorelly za heterotorfních podmínek, kdy zdrojem energie je organický uhlík, zůstává většinou ve stadiu laboratorních nebo čtvrtprovozních testů přes řadu nesporných výhod, které tento typ kultivace představuje (Chen, S.F.: High cell density culture of microalgae in heterotrophic growth. Trends in biotechnol 14, 421-426,1996). Důvodem tohoto stavu je ekonomická náročnost výroby, spočívající jednak ve vysokých investičních nákladech (fermentační tanky pro sterilní kultivaci a navazující systémy měření a regulace průběhu kultivace), spočíváj ících jednak ve na relativně vysokých provozních nákladech vysoké spotřebě energie a cenách organických živných půd.
Nákladovost výroby úzce souvisí s nedostatkem vhodných produkčních kmenů, neboť chlorella pěstovaná na organickém uhlíku roste většinou až o řád pomaleji než kmeny, pěstované na světle. Naproti tomu některé výhody kultivace řas ve fermentorech jsou nesporné: (i) výroba není závislá na klimatických podmínkách a může probíhat celoročně, (ii) kultivační proces lze do značné míry řídit a usměrňovat ·· ·· · · » ·· ·· • · · · ··«···· • · to ········ • · · · · *····· ···· · • · · ······ «····· ·*· · · · «9
- 2 jeho průběh a složení produktu, (iii) kultivace probíhá za sterilních podmínek, nedochází tedy ke ztrátám živin spotřebovaných doprovodnými mikroorganismy ani ke snížení kvality produktu jejich přítomností. Odpadá rovněž jejich dodatečné pracné odstraňování, známé u kultur řas, vypěstovaných pod širým nebem.
Podstata vynálezu
Předmětem vynálezu je způsob kultivace řas v heterotrofním režimu výživy, zejména řas kmene Clorella vulgaris BEIJ. DL 1996/H12, kdy se kmen pěstuje na glukóze v kultivačním tanku v přítomnosti minerálních živin. Uvedený kmen je uložen v Botanickém ústavu Akademie věd ČR, Dukelská 145, Třeboň pod číslem CCALA 263. Podle vynálezu se kultivace provádí ve dvou fázích, přičemž v první fázi se kultivace zahájí inokulací řas, při jejich počáteční koncentraci alespoň 1,5 g.l-1 a při koncentraci glukózy 60 - 90 g.l-1 a po snížení koncentrace glukózy (a úměrně tomu i konc.minerálních živin), způsobené růstem řas, pod 10% počáteční hodnoty se v druhé fázi znovu přidá glukóza v množství odpovídajícím dvojnásobku narostlé hmoty řas, a potřebné minerální živiny. Ve druhé fázi se může koncentrace glukózy v živném roztoku zvýšit bud’ jednorázově na hodnotu 60 - 90 g.l-1, nebo se glukóza přidává kontinuálně ve formě koncentrovaného roztoku po dobu růstu řas. Doba kultivace v první fázi trvá s výhodou 24 až 36 hodin, ve druhé fázi výhodně 8-12 hodin.
Při jednorázovém režimu zvýšení koncentrace glukózy ve druhé fázi se jednorázově dodá druhá dávka živného roztoku tak, aby koncentrace glukózy a úměrně této koncentraci i minerálních živin stačilo k nárůstu hmoty řas do konečné, maximálně dosažitelné hodnoty, přičemž doba kultivace se oproti první fázi zkrátí. U kontinuálního přidávání glukózy ve druhé fázi probíhá růst za chemostatického režimu po dobu cca 12 hod., za kterou dosáhne množství živného roztoku plného pracovního • · ·
• · · · objemu tanku a konečné sklizňové hustoty (nejčastěji 80 - 100 g suché hmoty řas - l-1). Množství dodávaného živného roztoku za jednotku času (hod-1) je po celou dobu dávkování konstantní. Dochází k úplnému využití živin tím způsobem, že se cca - 2 hodiny před sklizní jejich kontinuální dávkování ukončí. Výhodou způsobu podle vynálezu ve srovnání s technikami solární kultivace je možnost celoroční produkce biomasy stejné kvality, nezatížené kontaminacemi doprovodnou mikroflórou a neovlivněné sezónními klimatickými změnami během kultivační sezóny. Produkční rychlost použitého kmene, pěstovaného navrženými způsoby až lOx převyšuje produkční rychlost venkovních kultur.
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1
Kultivace řas, přechovává ve tmě při teplotě 15°C na šikmém agaru obohaceném minerálními živinami a glukózou o koncentraci 1% se sterilně převede do 5 1 Erlenmayerovy baňky, obsahující
1 sterilního živného roztoku následujícího složení: glukóza 80 g . I-1, KNOg 16,2 g . I-1, KH2PO42,72 g . I-1, Mgso4 . 7 H2o 4,0 g . I-1, FeSO4 . 7 H20 0,112 g . I-1, CaCl2 = 0,178 g . I-1 mikroelementy Bo, Cu, Zn, Co, Mn, Mo. pH = 6,5 -
7.
V uvedeném živném roztoku se řasy pěstují ve tmě na třepačce při teplotě 30°C po dobu 5 dnů. Vypěstovaná kultura o hustotě 30 g . 1 -* se sterilně převede do inokulačního fermentačního tanku o pracovním objemu 35 1, naplněného živným roztokem následujícího složení: glukóza 80 g . I-1, CO(NH2)2 6,4 g .
I-1, KH2PO4 1,48 g . I1, MgSO4 . 7 H2O 1,1 g . I-1, FeSO4 . 7 H2O 87,6 mg . I-1, CaCl2 48,6 mg . I-1 a následující mikroelementy: Bo, Cu, Zn, Co Mn, Mo. pH živného roztoku =
6,5. V inokulačním tanku roste provzdušňovaná a míchaná kultura od startovní hustoty 2,5 g . I-1 při teplotě 36°C v jednotlivém režimu po dobu 3 2 hodin. Poté se do tanku přidá další dávka glukózy a minerálních živin tak, aby se koncentrace glukózy • · · · · · · φ φ φ φ « · · φ φφφ φφφφ φ φ * φφφφ φφφφ • · φ · · ······ φ·φ · · • ΦΦ φφφ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φφ φ φφ φφ
- 4 opět zvýšila na 80 g . 1 χ živného roztoku.
Po 10 hodinách kultivace v inokulačním tanku se napěstovaná biomasa o hustotě cca 80 g . I-1 sterilně převede do výrobního kultivačního tanku (pracovní objem 1200 1) naplněného 900 1 živného roztoku téhož složení jako u inokulačního tanku. Poté se zahájí l.fáze výrobního růstového cyklu, který probíhá v jednorázovém kultivačním režimu. Po 30-35 hodinách kultivace se zvýší startovní hustota suspenze (2,5 g . I-1) na cca 40 g. Kultivace pokračuje 2.fází růstového cyklu tak, že se zahájí chemostatický režim dávkování nasyceného roztoku glukózy (400 g . I-1) a minerálních živin, odpovídajících koncentraci glukózy. Dávkování trvá 12 hodin konstantní rychlostí 25 1 . h-1. Po ukončení dávkování se kultura ponechá v tanku ještě 2 hodiny, poté se sklízí.
Příklad 2
Po vypěstování inokula v inokulačním tanku podle příkladu 1 se kultura řas sterilně převede do výrobního kultivačního tanku naplněného na plný kultivační objem 1200 1 živným roztokem o koncentraci 80 g glukózy a příslušných minerálních živin. Startovní hustota řas po inokulaci výrobního tanku je 2,5g . 1 -1. Po 30 - 35 hodinách jednorázové kultivace první růstové fáze se zvýší hustota řas na cca 40 g a koncentrace glukózy poklesne pod 10% původní hodnoty. Na začátku druhé fáze růstového cyklu se do tanku přidá další dávka glukózy a minerálních živin tak, aby se koncentrace glukózy zvýšila opět na 80 g . I”1. Po 9 - 10 hodinách druhé fáze růstového cyklu, který probíhá jednorázově se přiblíží konečná koncentrace biomasy řas k 80 g . I1. Poté se kultura sklízí.
Časový průběh změn koncentrace glukózy a suché hmoty řas během výrobních kultivací podle příkladů 1 a 2 je uveden v tab.1 a 2 a na obr.1,2.
• v • to · · · · to • · · · · · · · · · · • · · · to to · ♦ · · · • « # ·· ······ ···· · • toto ··· ··· • to · · · · «· · ·· «to
Tabulka 1
Změny koncentrace glukózy a suché hmoty řas během výrobní kultivace (př. 1)
| Doba | Koncentrace | Koncentrace |
| kultivace | glukózy | Chlorelly |
| (sušina) | ||
| [ h ] | [g . i-1] | [g · i1] |
(a) Živiny jsou přidány jednorázově na počátku kultivace:
| 0 | 80,0 | 2,5 |
| 10 | 73,1 | 5,9 |
| 20 | 56,7 | 14,1 |
| 30 | 17,7 | 33,6 |
| 32 | 5,0 | 40,0 |
(b) Ve 32 h kultivace je započato s přidáváním živin konstantní rychlostí Q = 25 l.h~^· až do doby kultivace 44 h:
16,2
46,5
21,1
60,6
12,6
75,6
Ve 44 h kultivace je přidávání živin zastaveno a kultura řas po dalších dvou hodinách spotřebuje zbytek glukózy a poté koncentrace Clorelly dosáhne 84 g.l-1.
- 6 • 9 99 ··· • •99 « 9 99999 • 9 9 9999 9999
9999 9999 9 ♦·· 99 • 99 999999
999999 Μ9 9 9999
Tabulka 2
Změny koncentrace glukózy a suché hmoty řas během výrobní kultivace (př. 2)
| Doba | Koncentrace | Koncentrace |
| kultivace | glukózy | Chlorelly |
| (sušina) | ||
| [ h ] | [g . I1] | [g . i“1] |
(a) Živiny jsou přidány jednorázově na počátku kultivace:
| 0 | 80,0 | 2,5 |
| 10 | 73,1 | 5,9 |
| 20 | 56,7 | 14,1 |
| 30 | 17,7 | 33,6 |
| 32 | 5,0 | 40,0 |
(b) Ve 32 h kultivace jsou jednorázově přidány živiny tak, aby koncentrace glukózy ve fermentoru stoupla na 80 g.l“l.
| 35 | 60,9 | 46,2 |
| 40 | 17,5 | 68,0 |
| 41 | 6,6 | 73,4 |
| 41,3 | 0,5 | 76,5 |
Ve 42 h kultivace je veškerá glukóza konečná koncentrace Clorelly dosáhne 76,8 spotřebována řasami
g.I-1.
- 7 Průmyslová využitelnost
Způsob řízené kultivace řas podle vynálezu může být využit při průmyslové výrobě rasové biomasy pro nejrůznější účely.
Claims (3)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob řízené kultivace řas v heterotrofním režimu výživy zejména řas kmene Chlorella vulgaris BEIJ. DL 1996/H 12, při kterém se kmen pěstuje na glukóze v kultivačním tanku v přítomnosti minerálních živin, vyznačující se tím, že kultivace se provádí ve dvou fázích, přičemž v první fázi se kultivace zahájí inokulací řas při jejich počáteční koncentraci alespoň1,5 g . I-1 a při koncentraci glukózy 60-90 g . 1 1 a po snížení koncentrace glukózy, způsobené počáteční hodnoty se v druhé fázi v množství odpovídajícím dvojnásobku růstem řas, pod 10% znovu přidá glukóza narostlé hmoty řas a potřebné minerální živiny.
- 2. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že v druhé fázi se opět jednorázově zvýší koncentrace glukózy v živném roztoku na hodnotu 60 - 90 g . I“1.
- 3. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že v druhé fázi se přidává glukóza kontinuálně ve formě koncentrovaného roztoku po dobu růstu řas.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ19981007A CZ288638B6 (cs) | 1998-04-02 | 1998-04-02 | Způsob řízené kultivace řas v heterotrofním režimu výživy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ19981007A CZ288638B6 (cs) | 1998-04-02 | 1998-04-02 | Způsob řízené kultivace řas v heterotrofním režimu výživy |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ100798A3 true CZ100798A3 (cs) | 1999-10-13 |
| CZ288638B6 CZ288638B6 (cs) | 2001-08-15 |
Family
ID=5462604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ19981007A CZ288638B6 (cs) | 1998-04-02 | 1998-04-02 | Způsob řízené kultivace řas v heterotrofním režimu výživy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ288638B6 (cs) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA017614B1 (ru) * | 2009-08-12 | 2013-01-30 | Ооо "Альфа Технолоджис" | Термофильный штамм водоросли chlorella vulgaris buzovna для получения биомассы и способ получения биомассы данного штамма |
-
1998
- 1998-04-02 CZ CZ19981007A patent/CZ288638B6/cs not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ288638B6 (cs) | 2001-08-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103194410B (zh) | 一种胶冻样类芽孢杆菌以及利用其生产复合微生物菌剂的方法 | |
| CN112625948B (zh) | 一株具有固氮功能的特基拉芽孢杆菌s1及其在堆肥中的应用 | |
| CN105858894A (zh) | 一种氮丰度转换处理高氨氮废水的方法 | |
| CN101407761B (zh) | 酵母融合菌、白地霉菌和根霉菌液体菌剂及其制备方法和应用 | |
| CN1724481A (zh) | 利用废弃菇渣生产微生物活性有机肥方法 | |
| CN1463578A (zh) | 香菇液体菌种的深层发酵培养方法及其培养基 | |
| CN101225411A (zh) | 生物合成生产混合长链二元酸的新方法 | |
| CN101988075B (zh) | 一种利用专性厌氧巴氏梭菌发酵制氢的方法 | |
| CN100465264C (zh) | 一种用于堆肥发酵的复合微生物菌剂及其生产方法和用途 | |
| CN100342022C (zh) | 一种提高淀粉原料发酵酒精产率的方法 | |
| CN102533570A (zh) | 一种黑曲霉及其应用及发酵制备柠檬酸的方法 | |
| CN110106048A (zh) | 发酵白酒用小曲和应用以及清香型小曲白酒和制备方法 | |
| CN117210368B (zh) | 一株细长赖氨酸芽孢杆菌及其在海带降解制备海藻液肥中的应用 | |
| CN104480051B (zh) | 一种低温堆肥接种剂及其制备和应用 | |
| US12163175B2 (en) | Systems and methods for co-culture of oxygen sensitive bacteria and yeast | |
| CN100467584C (zh) | 水产养殖及景观水体用复合微生态制剂及其制备方法 | |
| CN1587372A (zh) | 一种农用复合菌剂及制备方法 | |
| CN106544293A (zh) | 一种使用毕赤酵母发酵菌泥生产丁酸梭菌的方法 | |
| CZ100798A3 (cs) | Způsob řízené kultivace řas v heterotrofním režimu výživy | |
| CN113667606B (zh) | 一种以碎米糖化液为碳源高效同化氨制备蛋白质的方法 | |
| CN101186892A (zh) | 寡聚酸生产菌的选育及其寡聚酸的生产方法 | |
| JP3004509B2 (ja) | 微細藻からのエタノール製造方法及び装置 | |
| CN1302101C (zh) | 一种液体深层发酵生产大团囊虫草菌体的方法 | |
| CN1053470C (zh) | 微生物同步发酵正十三烷生产十一烷1，11-二羧酸方法 | |
| CN114107106A (zh) | 一种复合微生物菌剂的研究开发 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD00 | Pending as of 2000-06-30 in czech republic | ||
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20150402 |