CZ288638B6 - Způsob řízené kultivace řas v heterotrofním režimu výživy - Google Patents
Způsob řízené kultivace řas v heterotrofním režimu výživy Download PDFInfo
- Publication number
- CZ288638B6 CZ288638B6 CZ19981007A CZ100798A CZ288638B6 CZ 288638 B6 CZ288638 B6 CZ 288638B6 CZ 19981007 A CZ19981007 A CZ 19981007A CZ 100798 A CZ100798 A CZ 100798A CZ 288638 B6 CZ288638 B6 CZ 288638B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- algae
- cultivation
- glucose
- phase
- concentration
- Prior art date
Links
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 title claims abstract description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 title claims abstract description 7
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 title abstract description 3
- 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 37
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims abstract description 37
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 claims abstract description 13
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 13
- 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 21
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 15
- 241000195649 Chlorella <Chlorellales> Species 0.000 description 7
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005791 algae growth Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 2
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 2
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 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
- 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
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- YREQHYQNNWYQCJ-UHFFFAOYSA-N etofenprox Chemical compound C1=CC(OCC)=CC=C1C(C)(C)COCC1=CC=CC(OC=2C=CC=CC=2)=C1 YREQHYQNNWYQCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002303 glucose derivatives Chemical class 0.000 description 1
- -1 glucose ion Chemical class 0.000 description 1
- 125000002791 glucosyl group Chemical group C1([C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O1)CO)* 0.000 description 1
- 230000009569 heterotrophic growth Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- WRUGWIBCXHJTDG-UHFFFAOYSA-L magnesium sulfate heptahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.[Mg+2].[O-]S([O-])(=O)=O WRUGWIBCXHJTDG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 244000005706 microflora Species 0.000 description 1
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 description 1
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 1
- 238000011218 seed culture Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
Zp sob ° zen kultivace °as v heterotrofn m re imu v² ivy, zejm na °as kmene Chlorella vulgaris BEIJ. DL 1996/H 12, kdy se kmen p stuje na gluk ze v kultiva n m tanku v p° tomnosti miner ln ch ivin, p°i kter m se kultivace prov d ve dvou f z ch, p°i em v prvn f zi se kultivace zah j inokulac °as p°i jejich po te n koncentraci alespo 1,5 g . 1.sup.-1.n. a p°i koncentraci gluk zy 60 a 90 g . 1.sup.-1.n. a po sn en koncentrace gluk zy, zp soben r stem °as, pod 10 % po te n hodnoty se v druh f zi znovu p°id gluk za v mno stv odpov daj c m dvojn sobku narostl hmoty °as a pot°ebn miner ln iviny.\
Description
Způsob řízené kultivace řas v heterotrofním režimu výživy
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu řízené kultivace řas v heterotrofním režimu výživy, zejména 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 heterotrofních 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 stavuje ekonomická náročnost výroby, spočívající jednak ve vysokých investičních nákladech (fermentační tanky pro sterilní kultivaci a navazující systémy měření a regulace průběhu kultivace), jednak ve vysokých provozních nákladech spočívajících v relativně vysoké spotřebě energie a cenách organických živných půd. Nákladnost 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 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, kde 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 inokulaci 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 buď jednorázově na hodnotu 60-90 g.l1, 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 až 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
- 1 CZ 288638 B6 plného pracovního objemu tanku a konečné sklizňové hustoty (nejčastěji 80 až 100 g suché hmoty ras - Γ1). 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 5 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 3 1 sterilního živného roztoku následujícího složení:
glukóza 80 g.l’1, KNO3 16,2 g.l-1, KH2PO4 2,72 g.l-1, mgSO4.7 H2O 4,0 g.1’1, FeSO4.7 H2O 0,112 g.l'1, CaCl2 = 0,178 g.l-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. 25 Vypěstovaná kultura o hustotě 30 g-Γ1 se sterilně převede do inokulačního fermentačního tanku o pracovním objemu 35 1, naplněného živným roztokem následujícího složení: glukóza 80 g.l'1, CO(NH2) 6,4 g.I’1, KH2PO4 1,48 g.l-1, MgSO4.7H2O 1,1 g.l'1, FeSO4.7 H2O 87,6 mg.l-1, CaCl2 48,6 mg.l-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.1’1 při 30 teplotě 36 °C v jednotlivém režimu po dobu 32 hodin. Poté se do tanku přidá další dávka glukózy a minerálních živin tak, aby se koncentrace glukózy opět zvýšila na 80 g.r1 živného roztoku.
Po 10 hodinách kultivace v inokulačním tanku se napěstovaná biomasa o hustotě cca 80 g.l'1 sterilně převede do výrobního kultivačního tanku (pracovní objem 1200 I) naplněného 900 1 35 živného roztoku téhož složení jako u inokulačního tanku. Poté se zahájí 1. fáze výrobního růstového cyklu, který probíhá v jednorázovém kultivačním režimu. Po 30 až 35 hodinách kultivace se zvýší startovní hustota suspenze (2,5 g.l’1) na cca 40 g. Kultivace pokračuje 2.fází růstového cyklu tak, že se zahájí chemostatický režim dávkování nasyceného roztoku glukózy (400 g.l’1) a minerálních živin, odpovídajících koncentraci glukózy. Dávkování trvá 12 hodin 40 konstantní rychlostí 25 l.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 12001 živným roztokem o koncentraci 80 g glukózy a příslušných minerálních živin. Startovní hustota řas po inokulaci výrobního tanku je 2,5 g.l’1. Po 30 až 35 hodinách jednorázové kultivace první růstové fáze se 50 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.l’1. Po 9 až 10 hodinách druhé fáze růstového cyklu, který probíhá jednorázově se přiblíží konečná koncentrace biomasy řas k 80 g.l *. Poté se kultura sklízí.
-2CZ 288638 B6
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.
Tabulka 1
Změny koncentrace glukózy a suché hmoty řas během výrobní kultivace (př. 1)
| Doba kultivace [h] | Koncentrace glukózy [g r1] | Koncentrace Chlorelly (sušina) [g- r1! |
| 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 doby kultivace 44 h: | rychlostí Q = 25 l.h_l až do | |
| 35 | 16,2 | 46,5 |
| 40 | 21,1 | 60,6 |
| 44 | 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.T1.
Tabulka 2
Změny koncentrace glukózy a suché hmoty řas během výrobní kultivace (př. 2)
| Doba kultivace [h] | Koncentrace glukózy [g-r1] | Koncentrace Chlorelly (sušina) [g.r1] |
| 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 fermentoru stoupla na 80 g.1'1. | ioncentrace glukózy ve | |
| 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 spotřebována řasami a konečná koncentrace Chlorelly dosáhne 76,8 g.l’1.
-3CZ 288638 B6
Průmyslová využitelnost
Způsob řízené kultivace řas podle vynálezu může být využit při průmyslové výrobě řasové 5 biomasy pro nejrůznější účely.
Claims (3)
10 PATENTOVÉ NÁROKY
1. 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
15 v přítomnosti minerálních živin, v y z n a č u j í c í se tím, že kultivace zahájí inokulací řas při jejich počáteční koncentraci alespoň 1,5 g .Γ1 a při koncentraci glukózy 60 až 90 g.l'1 a po snížení koncentrace glukózy, 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.
2. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že v druhé fázi se opět jednorázově zvýší koncentrace glukózy v živném roztoku na hodnotě 60 až 90 g.11.
3. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že v druhé fázi se přidává glukóza 25 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 CZ100798A3 (cs) | 1999-10-13 |
| CZ288638B6 true 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) |
Cited By (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
Cited By (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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ100798A3 (cs) | 1999-10-13 |
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 | |
| CN103114041A (zh) | 一种快速培养小球藻的方法 | |
| CN102212491A (zh) | 一种高细胞浓度光合细菌的简易培养方法 | |
| WO1981003338A1 (en) | Liquid culturing of sporulating,ectomycorrhizal fungi | |
| CN101225411A (zh) | 生物合成生产混合长链二元酸的新方法 | |
| CN1463578A (zh) | 香菇液体菌种的深层发酵培养方法及其培养基 | |
| CN105858894A (zh) | 一种氮丰度转换处理高氨氮废水的方法 | |
| CN101988075B (zh) | 一种利用专性厌氧巴氏梭菌发酵制氢的方法 | |
| WO2015085631A1 (zh) | 一种高产率的葡萄藻培养方法 | |
| CN103667109B (zh) | 一种荚膜红细菌及其应用 | |
| 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 | |
| CN115039639B (zh) | 一种银耳液体菌种短周期生产方法及银耳液体菌种的应用 | |
| CN1063788C (zh) | 中国冬虫夏草真菌的发酵生产方法 | |
| CN104250624A (zh) | 一种HyM土壤修复活性菌群的制备方法 | |
| CN103131652A (zh) | 大豆根瘤菌培养基以及采用其制备大豆液体根瘤菌剂的方法 | |
| RU2080382C1 (ru) | Штамм бактерий clostridium acetobutylicum-продуцент н-бутилового спирта и ацетона | |
| Wang et al. | Research on separation, identification, and kinetic characterization of mixed photosynthetic and anaerobic culture (MPAC) for hydrogen production | |
| CN104480051B (zh) | 一种低温堆肥接种剂及其制备和应用 | |
| 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 | |
| CN1928100A (zh) | 生物合成生产十二碳二元酸的新方法 | |
| CZ288638B6 (cs) | Způsob řízené kultivace řas v heterotrofním režimu výživy | |
| CN114058514B (zh) | 一种利用海洋绿藻青岛大扁藻积累淀粉的方法 | |
| CN102051336A (zh) | 干酪乳杆菌及其在发酵生产l-乳酸中的应用 | |
| 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 | |
| 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 |
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 |