EA017602B1

EA017602B1 - Штамм arthrospira maxima buta для получения биомассы

Info

Publication number: EA017602B1
Application number: EA201000469A
Authority: EA
Inventors: Юсиф Мансур оглы Абдулрагимбеков; Фархад Сабир оглы Омаров
Original assignee: Ооо "Альфа Технолоджис"
Priority date: 2010-03-29
Filing date: 2010-03-29
Publication date: 2013-01-30
Also published as: EA201000469A1

Abstract

Изобретение относится к биотехнологии, к получению биомассы с широким спектром использования в различных сферах человеческой деятельности: медицине, косметике, спорте, животноводстве, пчеловодстве, рыбоводстве, птицеводстве, ветеринарии и пр. Термофильный штамм цианобактерии Arthrospira maxima Buta, CCAP 1406/3, выведен в условиях природного реликтового водоема на Апшеронском полуострове Азербайджанской Республики. Способ получения биомассы сине-зеленой микроводоросли Arthrospira maxima Buta фотосинтезом в водной питательной среде заключается в выращивании, перемешивании суспензии микроводорослей, периодических подпитке среды питательным раствором и отборе биомассы, после которого водную питательную среду подвергают рекультивации путем обратного осмоса.

Description

(57) Изобретение относится к биотехнологии, к получению биомассы с широким спектром использования в различных сферах человеческой деятельности: медицине, косметике, спорте, животноводстве, пчеловодстве, рыбоводстве, птицеводстве, ветеринарии и пр. Термофильный штамм цианобактерии Аййгокрйа шахта Ви1а, ССАР 1406/3, выведен в условиях природного реликтового водоема на Апшеронском полуострове Азербайджанской Республики. Способ получения биомассы сине-зеленой микроводоросли Аййгокрйа шахта Ви1а фотосинтезом в водной питательной среде заключается в выращивании, перемешивании суспензии микроводорослей, периодических подпитке среды питательным раствором и отборе биомассы, после которого водную питательную среду подвергают рекультивации путем обратного осмоса.

017602 Β1

017602 В1

Изобретение относится к биотехнологии, конкретно к цианобактерии Лт1йто8р1га тах1та, и предназначено для получения и переработки биомассы в качестве добавки в корма для птицеводства, животноводства, рыбоводства и шелководства. Биомасса АгШтокрйа тах1та [4, 9, 11, 12, 13] (как готовый продукт к употреблению) используется в различных сферах человеческой деятельности: медицине, косметике, спорте, животноводстве, пчеловодстве, рыбоводстве, птицеводстве, ветеринарии и пр.

Известен штамм сине-зеленых водорослей АтИтокрт тах1та (СуаиоЬайспа, ОксШаФпакк) 8с(сЬс11 с1 Сагбиег 81гат (штамм) СОМРЕКЕ 1968/3786, выделенный из озера Бод (С1аб, 1аке Боб) в Чаде (Африка) СиИите Со11сс11оп о! АиЮ1горЫс Отдаищтк (ССАЬА) [пкШШс о! Во!аиу, Асабсту о! 8с1спсс5 о! 11с СхесН КсриЬБс, Сейте о! Р1усо1оду, ЭикеНк, 135, С2-379 82, и 8рйи1ша ркИсщй (Сот.) Ссй1 (депонирован в Коллекции Института физиологии растений Академии Наук Российской Федерации под регистрационным номером 1РРАЗ В-437), биомасса которого используется в качестве добавки к кормам животных и птицы. Этот штамм обладает типичными морфологическими, физиологическими и биохимическими признаками, присущими сине-зеленым водорослям рода ЗрйиНиа. Относительный недостаток известного штамма состоит в сравнительно низком уровне накопления биомассы в условиях промышленного культивирования 0,3-0,5 г (абс. сухого вещества)/л в сутки и в нестабильности в условиях длительной непрерывной культуры выраженном полиморфизме, значительном снижении продуктивности.

Задачей изобретения является получение термофильного штамма цианобактерии АйИтокрт тах1та, обладающего повышенной способностью к накоплению биомассы и обеспечение его крупномасштабного промышленного культивирования на безотходной основе.

Поставленная задача достигается термофильным штаммом цианобактерии АгШтокрйа тах1та, авторское имя Вйа, выведенным в условиях природного реликтового озера Беюк Шор, Апшеронский полуостров (Азербайджанская Республика). АтШтокрт тахта Ви!а - это филаментная планктонная цианобактерия (СуаиоЬайспа). Штамм АтШтокри-а тахта Ви1а депонирован в СиИигс СоПссйоп о! А1дас апб РгоЮхоа 8АМ8 Кексатсй Зегуюск Ыб. ЗсоИйН Аккоаабои !ог Мапис 8с1сисс ЗсоИйН Мапис 1п5Ши1с ЭипЬсд, Агду11, РА37 1ЦА, ик \УсЬ раде: \у\у\у.5ат5.ас.ик/Са1а1одис \усЬ раде: 1Шр://\у\у\у.ссар.ас.ик Тс1: (44) 1631 559000, Эпес! б1а1: (44) 1631 559386, Еах: (44) 1631 559001 под номером ССАР 1406/3.

Морфологические признаки. Апйтокрйа тахта Вйа, как все прокариоты, имеет низкий уровень клеточной дифференциации (отсутствуют хроматофоры, истинное ядро, ядрышки, вакуоли, митохондрии, эндоплазматическая сеть и т.д.). Неветвящиеся спиралеобразные трихомы (нити, или филаменты) из цилиндрических клеток окружены слизистым чехлом и способны к скользящему и вращательному движению. При воздействии различных физических и химических факторов филаменты могут распрямляться. Типичными пигментами, помимо хлорофила и каротиноидов, являются фикобилипротеины. Половой процесс у цианобактерий отсутствует. Размножается Апйтокрйа тахта Вйа при помощи гормогоний короткоцепочечных, способных к движению, участков нитей, образующихся путем фрагментации материнских трихомов по некридиям (специализированным клеткам, подвергающимся лизису).

Физиолого-биохимические свойства Апйгокрйа тахта Ви!а. Азот не фиксирует; использует в качестве источника азотного питания нитратный и аммонийный азот. В качестве источников углерода использует бикарбонаты (преимущественно), карбонаты, органические соединения (даже глюкозу). Максимальный рост биомассы происходит на солнечном свету. Растет также при использовании источников света любого спектрального состава. Оптимальный рост при использовании источника света, близкого по спектральному составу к солнечному. Фотопериод не выражен, и сезонности нет. При накоплении биомассы культура клеток АтШтокрпа тахта Вйа флотирует (всплывает), что является преимуществом для промышленного производства биомассы этого штамма. Растет в интервале солености от 0 до 0,2М (№С1). Оптимум роста при 0,02М (ЫаС1). Наблюдается рост в диапазоне при рН от 6,0 до 12,0; оптимум при рН 9,5-10,5. Рост наблюдается в интервале температур от 20 до 45°С; оптимум 30-35°С. Ингибирование и гибель культуры наступает при температуре выше 50°С.

Химический состав клеток АгШтокрйа тахта Вйа зависит от условий выращивания и состава питательной среды [5]. Параметрическое управление в производстве биомассы дает широкий диапазон состава (в %):

белок - 50,0-75,0, углеводы - 12,0-20,0, жиры (липиды) - 5,0-7,0, нуклеиновые кислоты - 5,5-6,5, хлорофилл (а) - 0,9-0,95, зольность - 7,0.

Компонент г/100:

азот - 8-10;

фосфор - 1-1,1; натрий - 1-2; калий - 1-2;

магний - 0,2-0,3;

- 1 017602 кальций - 0,8-1,0;

сера - 0,5-0,6.

Компонент мг/кг:

железо - 800-1900;

медь - 11-15;

марганец - 44-60;

никель - 3-5; цинк - 22-30; кобальт - 1-1,5; хлор - 2-5; хром - 3-5; йод - 500-100.

Условия хранения.

Штамм хранится на агаризованных питательных средах и в обедненной питательной среде ΟΝ (г/л: нитрат натрия - 3,0; гидрофосфат калия - 0,2; сульфат магния - 0,5; гидрокарбонат натрия - 16,0; хлорид кальция - 0,02; хлорид натрия - 1,0; сульфат железа(11) - 0,01; натриевая соль этилендиаминтетраацетата (ЭДТА) - 0,03; борная кислота - 0,0029; хлорид марганца - 0,0018; сульфат цинка - 0,0002; аммоний молибденовокислый - 0,00003, хлорид кобальта - 0,00005).

Штамм АтШтоврта тах1та Ви1а имеет широкий спектр температуры культивирования (20-45°С). Отсутствует сезонность в его размножении. Штамм не требователен к питательной среде. Штамм имеет отличную флотацию (клетки всплывают) - биомасса легко поддается сбору и переработке.

Способ получения биомассы АйИтоврпа тах1та Ви1а включает выращивание (фотосинтез) биомассы микроводоросли в питательном растворе неорганических солей, обеспечение освещения и режима термостатирования (нагревания) культивируемой питательной среды для получения заданного состава; конструктивные и строительные особенности биореакторов; проектные решения, состав культивируемой среды; сушку и упаковку. Основное сооружение для получения биомассы - биореактор - представляет собой бетонный резервуар с глубиной жидкости 0,55 м, шириной 4 м и длиной 10 м. Вместимость этого бассейнового биореактора составляет от 16 до 18 м³ суспензии. Бассейн разделен продольной перегородкой высотой 0,5 м, толщиной 0,2 м и длиной 8 м. Он имеет систему сдвижного накрытия прозрачной полимерной пленкой (дугообразная конструкция, в случае необходимости может быть автоматизирована). Перемешивание суспензии микроводорослей осуществляют механически и/или барботированием воздухом. Термостатирование (подогрев) суспензии (культивируемой жидкости) обеспечивают за счет солнечного освещения, а также резервной системой электрообогрева. Сооружения представляют собой резервуары, насосы, коммуникации, модули для разведения солей, блок маточной культуры (чистого посевного материала). Способ получения биомассы предусматривает поглощение углекислого газа из воздуха. Полученная биомасса отделяется от культивируемой среды при помощи сепарации через марлевые поддоны или при помощи проточной центрифуги. Биомасса сушится на специальных поддонах или же в распылительной сушилке. В среднем способ получения биомассы микроводорослей (цианобакетерии) АтШтоврпа тах1та Ви1а для применения в пищевой индустрии, фармакологии и сельском хозяйстве составляет 8-10 дней.

Способ получения биомассы АйИтоврпа тах1та Ви1а в опытно-промышленных условиях представлен следующими примерами его исполнения.

Пример 1. Штамм сине-зеленых микроводорослей АтШтоврта тах1та Ви1а выращивают в стеклотрубном культиваторе объемом 15 л в накопительном режиме на среде ΟΝ, содержащей, г/л: нитрат натрия - 3,0; гидрофосфат калия - 0,2; сульфат магния - 0,5; гидрокарбонат натрия - 16,0; хлорид кальция 0,02; хлорид натрия - 1,0; сульфат железа(11) - 0,01; натриевая соль этилендиаминтетраацетата (ЭДТА) 0,03; борная кислота - 0,0029; хлорид марганца - 0,0018; сульфат цинка - 0,0002; аммоний молибденовокислый - 0,00003, хлорид кобальта - 0,00005.

Выращивание осуществляли при постоянной облученности лампами Т3 8ЫМ 8Р1КАЕ Е27 при температуре 25-30°С и рН среды 9,0. Процесс перемешивания перистальтическим насосом. Интенсивность воздухообмена 70 г/л суспензии /ч (компрессор). Насыщение СО₂ (углекислым газом) осуществляется при помощи воздушной смеси из воздуха. Общий цикл культивирования 30 дней. Отбор биомассы начинается с 3-го дня культивирования. Средний уровень накопления биомассы 1,8-2,0 г асв/л в сутки.

Пример 2. Штамм микроводорослей А51етотоиа5 вайиа Мйха1аб| выращивают в биореакторе. Термостатирование (подогрев) суспензии (культивируемой жидкости) обеспечивают за счет солнечного освещения, а также резервной системой электрообогрева. Получение биомассы проводится на среде ΟΝ в накопительном режиме. Культивирование проводят при рН среды 9,5, температуре 25-30°С и естественном солнечном освещении (продолжительность светового дня 8-10 ч) в течение 10 суток (весенний и осенний период) и 7-8 суток (продолжительность светового дня 12 ч) в летний период. Температурный режим день-ночь составляет порядка 5°С. По завершении процесса выход биомассы составил 80 кг (весенний и осенний период) - 100 кг (летний период).

- 2 017602

Представленные данные свидетельствуют о значительных физиолого-морфологических отличиях предлагаемого термофильного штамма цианобакетерии ЛтШтокрпа шах1ша Ви!а от известных и о его технологических преимуществах перед известными штаммами сине-зеленых водорослей [1]. Широкий спектр применимости АгФгокрйа тах1та Ви!а складывается из двух основных направлений: использование самой биомассы и использование биомассы как сырья для получения каких-либо ценных веществ [7, 8, 9].

Литература.

1. 2атгоиск, С. СоийтЬийои а 1'е[ибе б'иие суаиорНусее. 1пДиеисе бе бйегк рНукк|иек е[ с1шпк|ис5 кит 1а сгоккаисе е! 1а рко1о8уи1йе8е бе 8рйикиа тах1та/С. 2аггоиск//РН.Э. Фейк. Рапк. 1966.

2. С1етеи! 6. Ртобисйои аиб сНагас1ег1к(1с соикФиеий оГ [Не а1дае 8рйи1та р1а1еик1к аиб тах1та. Аииа1ек бе 1а Ыибйюи е[ бе ГАНтеШайои. уо1. 29. ио. 6. 1975.

3. Нибкои В.к. Капк 1.6. ТНе Пр1бк оГ [Не а1да 8р1ги1та. 1. 8с1еисе оГ Рооб & АдпсиНиге. уо1. 25. ио. 7. 1974.

4. 8екНабпс С.У. аиб ТНотак 8. Макк сийите оГ 8рйи1та иктд 1о\\-сок[ иийтеШк. Вю[есН1ю1оду Ье1[егк. уо1. 11. 1979.

5. Вескег. Ε.ν. Ртобисйои аиб ике оГ т1сгоа1дае. VI. 198 радек. 1985.

6. ТотакеШ Ь.. бюуагтеШ Ь.. 8ассЫ А.. Восс1 Р. ЕГГес!к оГ 1етрета1иге ои дго\\Ф аиб ЬюсНе1шса1 сотрокйюи 1и 8рйи1ша р1а1еик1к кйаш М2. А1да1 Вю[есНгю1оду. 1987.

7. СоНеи Ζ.. VоηкНак А.. КтсНтоиб А. Райу ас1б сотрокйюи оГ 8рйи1ша кйашк дго^и иибег уапоик еиν^^оηтеиΐа1 соибйюик. РНуЮсНетМгу. уо1. 26. 1987.

8. СНет О.. Т1Ьот О. ТНе ЬюсНетМгу аиб тбикйга1 ро!еийа1 оГ 8рт1та. Лип. Реу. М1стоЫо1.. то1. 39. 1985.

9. VопкНак А.. КтсНтоиб А. Макк ртобисйои оГ Фе Ь1ие-дгееи а1да 8рйи1ша: аи оуег\зе\\·. Вютакк. го1. 15. 1988.

10. Еб. ^икйак А. 8рйи1та р1а1еик1к (АгФгокрйа): РНук1о1оду. Се11-Ь1о1оду аиб Вю[есНгю1оду. Ьоибои: Впк1о1. Тау1ог&Ргаис1к. 233 радек. 1997.

11. МоогНеаб К.1. Могдаи Н.С. 8рйи1ша иаФге'к кирегГооб. РиЬНкНеб Ьу Шйех. 1ис. И8А. 1995.

12. Вооие Ь.Я.. Сак[еиНо1/ Ρ.\ν.. Вегдеу'к Маииа1 оГ 8ук1етайс Вас1егю1оду. го1. 1. ΝΥ. Не1бе1Ьегд. Ветки: 8рттдег^ег1ад. 2001.

13. 6егкН\\'Н1 М.Е. (итуеткйу оГ СайГотша. Эа\зк. И8А); Ве1ау Атка (ЕатФике Миййюиа1к. Сайрайта. СайГотша. И8А) 8рйи1ша Ф Нитаи Миййюи аиб Неа1Ф. радек 328. 2007.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Штамм АгФгокрйа тахта Ви!а ССАР 1406/3 для получения биомассы.

Евразийская патентная организация, ЕАПВ

Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2