RU2788527C2 - Штамм зелёной микроводоросли dunaliella salina для получения её биомассы в промышленных условиях - Google Patents
Штамм зелёной микроводоросли dunaliella salina для получения её биомассы в промышленных условиях Download PDFInfo
- Publication number
- RU2788527C2 RU2788527C2 RU2021103253A RU2021103253A RU2788527C2 RU 2788527 C2 RU2788527 C2 RU 2788527C2 RU 2021103253 A RU2021103253 A RU 2021103253A RU 2021103253 A RU2021103253 A RU 2021103253A RU 2788527 C2 RU2788527 C2 RU 2788527C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- strain
- biomass
- salina
- ippas
- culture
- Prior art date
Links
- 241000195633 Dunaliella salina Species 0.000 title claims abstract description 49
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 5
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M NaHCO3 Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 claims description 4
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 3
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L cacl2 Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N edta Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 2
- OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M Copper(I) chloride Chemical compound [Cu]Cl OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 8
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000111 anti-oxidant Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 abstract 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 abstract 1
- 210000004027 cells Anatomy 0.000 description 9
- 150000001747 carotenoids Chemical class 0.000 description 8
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 8
- 235000019529 tetraterpenoid Nutrition 0.000 description 8
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 5
- 229960002747 Betacarotene Drugs 0.000 description 4
- OENHQHLEOONYIE-VYAWBVGESA-N beta-Carotene Natural products CC=1CCCC(C)(C)C=1\C=C\C(\C)=C/C=C/C(/C)=C\C=C\C=C(\C)/C=C/C=C(/C)\C=C\C1=C(C)CCCC1(C)C OENHQHLEOONYIE-VYAWBVGESA-N 0.000 description 4
- 235000013734 beta-carotene Nutrition 0.000 description 4
- 239000011648 beta-carotene Substances 0.000 description 4
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 4
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 4
- OENHQHLEOONYIE-JLTXGRSLSA-N β-Carotene Chemical compound CC=1CCCC(C)(C)C=1\C=C\C(\C)=C\C=C\C(\C)=C\C=C\C=C(/C)\C=C\C=C(/C)\C=C\C1=C(C)CCCC1(C)C OENHQHLEOONYIE-JLTXGRSLSA-N 0.000 description 4
- 241000195634 Dunaliella Species 0.000 description 3
- 230000003078 antioxidant Effects 0.000 description 3
- 235000006708 antioxidants Nutrition 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 3
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 3
- 230000000877 morphologic Effects 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 206010011732 Cyst Diseases 0.000 description 2
- 210000003495 Flagella Anatomy 0.000 description 2
- 206010053759 Growth retardation Diseases 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 230000000035 biogenic Effects 0.000 description 2
- 230000037348 biosynthesis Effects 0.000 description 2
- 231100000001 growth retardation Toxicity 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 2
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 description 2
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 description 2
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KBPHJBAIARWVSC-RGZFRNHPSA-N (1R)-4-[(1E,3E,5E,7E,9E,11E,13E,15E,17E)-18-[(1R,4R)-4-hydroxy-2,6,6-trimethylcyclohex-2-en-1-yl]-3,7,12,16-tetramethyloctadeca-1,3,5,7,9,11,13,15,17-nonaenyl]-3,5,5-trimethylcyclohex-3-en-1-ol Chemical compound C([C@H](O)CC=1C)C(C)(C)C=1\C=C\C(\C)=C\C=C\C(\C)=C\C=C\C=C(/C)\C=C\C=C(/C)\C=C\[C@H]1C(C)=C[C@H](O)CC1(C)C KBPHJBAIARWVSC-RGZFRNHPSA-N 0.000 description 1
- JKQXZKUSFCKOGQ-QAYBQHTQSA-N (1R)-4-[(1E,3E,5E,7E,9E,11E,13E,15E,17E)-18-[(4R)-4-hydroxy-2,6,6-trimethylcyclohex-1-en-1-yl]-3,7,12,16-tetramethyloctadeca-1,3,5,7,9,11,13,15,17-nonaen-1-yl]-3,5,5-trimethylcyclohex-3-en-1-ol Chemical compound C([C@H](O)CC=1C)C(C)(C)C=1\C=C\C(\C)=C\C=C\C(\C)=C\C=C\C=C(/C)\C=C\C=C(/C)\C=C\C1=C(C)C[C@@H](O)CC1(C)C JKQXZKUSFCKOGQ-QAYBQHTQSA-N 0.000 description 1
- 206010057248 Cell death Diseases 0.000 description 1
- 241000195628 Chlorophyta Species 0.000 description 1
- 210000003763 Chloroplasts Anatomy 0.000 description 1
- 210000003764 Chromatophores Anatomy 0.000 description 1
- 235000019749 Dry matter Nutrition 0.000 description 1
- BOARIOLZPFSAQJ-NQSKQZERSA-N Katacalcin Chemical compound C([C@@H](C(=O)N[C@H](C(=O)N[C@@H](OC)C(=O)N[C@@H](CCSC)C(=O)N1[C@@H](CCC1)C(=O)N[C@@H](CCC(N)=O)C(=O)N[C@@H](CC(N)=O)C(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H](CC(N)=O)C(O)=O)C(C)C)NC(=O)[C@H]1N(CCC1)C(=O)[C@H](CCCNC(N)=N)NC(=O)C(CC=1NC=NC=1)NC(=O)C(CC(O)=O)NC(=O)C(CCCNC(N)=N)NC(=O)C(CCC(O)=O)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)C(CO)NC(=O)C(CCSC)NC(=O)[C@@H](N)CC(O)=O)C1=CN=CN1 BOARIOLZPFSAQJ-NQSKQZERSA-N 0.000 description 1
- KBPHJBAIARWVSC-NRHWGSPPSA-N Lutein Natural products O[C@H]1C=C(C)[C@H](/C=C/C(=C\C=C\C(=C/C=C/C=C(\C=C\C=C(/C=C/C=2C(C)(C)C[C@H](O)CC=2C)\C)/C)\C)/C)C(C)(C)C1 KBPHJBAIARWVSC-NRHWGSPPSA-N 0.000 description 1
- 229960005375 Lutein Drugs 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene (PE) Substances 0.000 description 1
- 229960001295 Tocopherol Drugs 0.000 description 1
- 229940029983 VITAMINS Drugs 0.000 description 1
- 229940021016 Vitamin IV solution additives Drugs 0.000 description 1
- JKQXZKUSFCKOGQ-PQJNXSRMSA-N Zeaxanthin Natural products C([C@H](O)CC=1C)C(C)(C)C=1\C=C\C(\C)=C/C=C/C(/C)=C\C=C\C=C(\C)/C=C/C=C(/C)\C=C\C1=C(C)C[C@@H](O)CC1(C)C JKQXZKUSFCKOGQ-PQJNXSRMSA-N 0.000 description 1
- 230000000996 additive Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000004520 agglutination Effects 0.000 description 1
- 230000024126 agglutination involved in conjugation with cellular fusion Effects 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial Effects 0.000 description 1
- 230000018867 autolysis Effects 0.000 description 1
- 230000000975 bioactive Effects 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000036978 cell physiology Effects 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 210000002106 chromatocyte Anatomy 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 101710012594 conoCAP Proteins 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative Effects 0.000 description 1
- 230000002380 cytological Effects 0.000 description 1
- 235000015872 dietary supplement Nutrition 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 235000013376 functional food Nutrition 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 235000012680 lutein Nutrition 0.000 description 1
- 239000001656 lutein Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical Effects 0.000 description 1
- 239000001814 pectin Substances 0.000 description 1
- 229920001277 pectin Polymers 0.000 description 1
- 235000010987 pectin Nutrition 0.000 description 1
- 230000000737 periodic Effects 0.000 description 1
- 230000029553 photosynthesis Effects 0.000 description 1
- 238000010672 photosynthesis Methods 0.000 description 1
- 238000009372 pisciculture Methods 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 235000020777 polyunsaturated fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 238000009374 poultry farming Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000028043 self proteolysis Effects 0.000 description 1
- 238000009366 sericulture Methods 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 238000009331 sowing Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 235000010384 tocopherol Nutrition 0.000 description 1
- 239000011732 tocopherol Substances 0.000 description 1
- 229930003799 tocopherols Natural products 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
- 229930003231 vitamins Natural products 0.000 description 1
- 235000010930 zeaxanthin Nutrition 0.000 description 1
- 239000001775 zeaxanthin Substances 0.000 description 1
- 229940043269 zeaxanthin Drugs 0.000 description 1
- GVJHHUAWPYXKBD-IEOSBIPESA-N α-tocopherol Chemical compound OC1=C(C)C(C)=C2O[C@@](CCC[C@H](C)CCC[C@H](C)CCCC(C)C)(C)CCC2=C1C GVJHHUAWPYXKBD-IEOSBIPESA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к области биотехнологии. Изобретение представляет собой штамм зеленой микроводоросли Dunaliella salina для получения ее биомассы в промышленных условиях относится к биотехнологии микроводорослей и предназначено для организации широкомасштабного культивирования D. salina с целью получения биомассы, являющейся источником антиоксидантов. Практическое значение изобретения связано с возрастающими потребностями медицинской, пищевой и косметической отраслей в натуральных биологически активных добавках и пигментах. Заявляемый штамм сохраняет стабильно высокую скорость роста не только в лабораторных условиях при контроле всех параметров выращивания, но и в культиваторах открытого типа в естественно изменяющихся температурных и световых условиях, что позволяет использовать его для получения биомассы D. salina в промышленных условиях. 4 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к биотехнологии микроводорослей и представляет собой стабильный по морфологическим признакам штамм зеленой микроводоросли Dunaliella salina (Dunal) Teodoresco, 1905. Культура Dunaliella salina из Коллекции живых культур планктонных микроводорослей (Научно-образовательного центра коллективного пользования «Коллекция гидробионтов Мирового океана») ФГБУН ФИЦ «Институт биологии южных морей имени А.О. Ковалевского РАН») депонирована в Коллекцию микроводорослей ИФР РАН (IPPAS) под регистрационным номером IPPAS В-2026.
Среди культивируемых в промышленных масштабах микроводорослей Dunaliella salina занимает одну из ведущих позиций по объемам производимой из нее продукции. Биомасса зеленой микроводоросли D. salina является источником биоактивных веществ, обладающих антиоксидантными свойствами, таких как липиды (полиненасыщенные жирные кислоты), каротиноиды (β-каротин, лютеин, зеаксантин и др.), витамины (токоферол) и др. [2]. В отличие от других водорослей, клетки D. salina лишены целлюлозной или пектиновой оболочки и окружены лишь тонкой эластичной протоплазматической мембраной (плазмалеммой), что существенно облегчает усвоение биомассы водоросли или выделение из ее клеток ценных веществ.
Основанием для подачи заявки является штамм Dunaliella salina IPPAS В-2026. Заявляемый штамм Dunaliella salina IPPAS В-2026 адаптирован для промышленного выращивания и позволяет получать ее высокоценную биомассу, являющуюся источником комплекса биологически активных веществ, в том числе β-каротина и других антиоксидантов.
Описание заявляемого штамма Dunaliella salina IPPAS В-2026:
Номенклатурные данные_(по Guiry, M.D. & Guiry, G.M. 2017. AlgaeBase. World-wide electronic publication, National University of Ireland, Galway. http://www.algaebase.org)
Филум: Chlorophyta
Род: Dunaliella
Вид: Dunaliella salina
Исходная культура Dunaliella salina получена из Коллекции культур Института гидробиологии НАН Украины в 2005 г. Новый штамм Dunaliella salina IPPAS В-2026 был выделен в процессе изучения естественной изменчивости исходной культуры путем длительного культивирования в открытых бассейнах при естественном уровне освещенности и температуры. Штамм был стабилен при длительном культивировании и хранении в коллекции по морфологическим признакам (10 лет наблюдений).
Идентифицирован по:
1) Масюк Н.П. Морфология, систематика, экология, географическое распространение рода Dunaliella Teod. K.: Наукова думка, 1973. 245 с. http://bookre.org/reader?file=696246
2) http://www.algaebase.org/search/species/detail/?species_id=Eee3022021f0ac d9e
1. Цитологическое описание штамма:
а) клетки овальные, эллипсоидные, яйцевидные, грушевидные, иногда шаровидные, цилиндрические или веретеновидные; радиально- или билатерально симметричные, редко дорсовентральные или слегка ассиметричные. Размер: ширина 9,58±0,31 мкм, длина 11,84±0,42 мкм, средний объем 513,96±49,18 мкм3, площадь поверхности 315,17±19,87 мкм2.;
б) пиреноид один;
в) хроматофор чашевидного типа, чаще всего зеленый, иногда желтый, бурый до красного;
г) на выпуклом апикальном конце клетки два равных жгутика;
д) особенности морфологии при длительном хранении: клетки теряют зеленую окраску, деформируются, образуют цисты бесполого происхождения;
е) особенности морфологии в условиях оптимального роста: клетки имеют широкоовальную с расширенным задним и слегка суженным апикальным концом форму и зеленый оттенок, благодаря наличию хлоропласта, активно передвигаются веслоподобным движением жгутиков;
ж) особенности морфологии в условиях, обеспечивающих максимальный выход β-каротина: клетки, имеют желтую, бурую или красную окраску, округлую форму, могут образовываться цисты бесполого происхождения.
2. Устойчивость культуры:
а) сезонность: устойчива
б) бактерицидность (устойчивость к контаминации): устойчива
в) автолиз: в крайне неблагоприятных условиях
г) агглютинация: при неблагоприятных условиях
3. Условия выращивания штамма:
- модифицированная минеральная питательная среда по [3]:
Компоненты:
NaCl- 120 г/л
KNO3 - 0,505 г/л
MgSO4 × 7H2O - 1,23 г/л
CaCl2 × 2H2O - 0,147 г/л
KH2PO4 × 3H2O - 0,038 г/л
Na2EDTA - 0,04 г/л
FeCl3 × 6H2O - 0,00054 г/л
MnC12 × 4H2O - 0,0001 г/л
CuC12 × H2O - 0,0001 г/л
ZnCl2 × H2O - 0,0001 г/л
CoCl2 × 6H2O - 0,0001 г/л
(NH4)6Mo7O24 × 4H2O - 0,001236 г/л
NaHCO3 - 4,2 г/л.
- рН 8 - 9 единиц;
- источник CO2: гидрокарбонат натрия NaHCO3, скорость барботажа атмосферным воздухом до 1 л/мин
- температура: 28-30°С
- освещение: круглосуточное при лабораторном выращивании и естественное при промышленном
- освещенность: варьирует в широком диапазоне (от 5 до 100 кЛк) в зависимости от толщины культурального слоя и плотности культуры
- источник света: лампы любого типа (люминесцентные, ДРЛ, диодные) или солнечное освещение.
4. Биохимический состав в оптимальных для роста условиях (% от сухой массы):
а) белок 38-47%
б) углеводы: 21-28%
в) липиды: 15-18%
г) другие соединения: каротиноиды до 1%
Под действием стрессовых факторов (солености, содержания и соотношения отдельных осмотически действующих и биогенных элементов, температуры, освещенности) наблюдаются значительные изменения в биохимическом составе: повышается содержание липидов и каротиноидов (последних до 10%).
Известен Штамм одноклеточных водорослей Dunaliella salina IPPAS 295 -продуцент биологически активных веществ, обладающих антиоксидантной активностью (патент №2497945, С2, RU, дата публикации 10.11.2013). Выделенный штамм одноклеточных водорослей Dunaliella salina IPPAS 295 является продуцентом антиоксидантных веществ и может быть использован как основа для разработки биологически активной добавки, применяемой для непосредственного употребления в пищу в качестве профилактического средства или для создания функциональных пищевых продуктов.
Недостатком этого известного изобретения можно признать выращивание штамма только в малом объеме (50 мл), который недостаточен для апробации его в качестве источника БАД.
Наиболее близким по достигаемому результату является изобретение Термофильный штамм микроводоросли Dunaliella bardawil Masazir для получения биомассы и способ получения биомассы данного штамма (патент №017565, B1, ЕА, дата публикации 30.01.2013), в котором известный штамм получен путем прямого выделения из природного водоема (озера Масазыр) и предназначен для использования в качестве продуцента белково-каротиновой биомассы. Изобретение предназначено для получения и переработки биомассы солеустойчивой микроводоросли Dunaliella bardawil в качестве добавки в корма для птицеводства, животноводства, рыбоводства и шелководства, а также может быть использовано в фармакологии и косметологии.
Выращивание штамма Dunaliella bardawil Masazir ССАР 19/38 происходит методом накопительной культуры на питательной среде с содержанием 3 г/л NaNO3 и 58 г/л NaCl при естественном освещении. Водоросли выращивают в открытом бетонном резервуаре с глубиной жидкости 0,55 м, шириной 4 м и длиной 10 м либо в стеклотрубном культиваторе объемом 15 л. Бассейн 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 системы электрообогрева.
Культивирование в трубчатом культиваторе проводят при постоянной облученности лампами ТЗ SLIM SPIRAL Е27 в проточном режиме. Процесс перемешивания осуществлялся микрокомпрессорами. Интенсивность воздухообмена 70 г/л суспензии/ч. Насыщение CO2 (углекислым газом) осуществляют барботированием смесью воздух: СО2 - 99,5:0,5. Средний уровень накопления биомассы 0,3-0,5 г асв/л в сутки.
Однако изобретение Термофильный штамм микроводоросли Dunaliella bardawil Masazir для получения биомассы и способ получения биомассы данного штамма имеет некоторые ограничения для использования известного штамма в промышленных масштабах. Наиболее важными из них являются:
а) сравнительно невысокий уровень выхода биомассы известного штамма как при его выращивании в трубчатом фотобиореакторе (4,5-7,5 г/сут), так и в специальных стеклянных лотках (0,4 г/л), а характеристики по продуктивности штамма в открытых бассейнах и содержанию каротиноидов отсутствуют;
б) значительные материальные затраты на изготовление и эксплуатацию трубчатого фотобиореактора, искусственное освещение и дополнительное внесение СО2 в культуру известного штамма, при его небольшом рабочем объеме (15 л), что, вероятно, не рентабельно для промышленного культивирования,
в) высокие материальные затраты на круглосуточное искусственное освещение и поддержание оптимальной температуры, замену среды в культуре при проточном выращивании и поддержание скорости воздухообмена в установке.
б) более низкая продуктивность с единицы полезной площади (0,8 г СВ⋅м-2⋅сут-1) по сравнению с заявляемым изобретением (7 г СВ⋅м-2⋅сут-1).
Задачей изобретения Штамм зеленой микроводоросли Dunaliella salina для получения ее биомассы в промышленных условиях является получение штамма, сохраняющего стабильно высокую скорость роста не только в лабораторных условиях при контроле всех параметров выращивания, но и в культиваторах открытого типа при промышленном культивировании в естественно изменяющихся температурных и световых условиях.
Техническим результатом данного изобретения является выращивание адаптированного к промышленным условиям штамма Dunaliella salina Teod. IPPAS В-2026, обеспечивающее:
использование заявляемого штамма, стабильного по своим морфологическим признакам и биохимическому составу в аналогичных условиях выращивания;
- коммерчески значимую продуктивность культуры D. salina по биомассе (7 г СВ⋅м-2⋅сут-1);
- содержание каротиноидов к окончанию «зеленой» стадии выращивания не менее 700 мг⋅м"- при соотношении Кар/Хл а не менее 1,8.
Поставленная задача достигается тем, что в изобретении Штамм зеленой микроводоросли Dunaliella salina для получения ее биомассы в промышленных условиях, включающем использование штамма IPPAS В-2026, стабильного по споим морфологическим признакам и адаптированного к выращиванию в культиваторах-открытого-типа, предусмотрены следующие отличия. Культивирование штамма Dunaliella salina Teod. IPPAS В-2026 проводят в бассейнах размером 100x100 см на среде по [3] это общеизвестная среда? в накопительном режиме (фиг. 2Б). При этом рН среды находится в диапазоне 8-9 ед., температура 23-35°С, освещенность от 0 до 100 кЛк (освещение естественное солнечное одностороннее), источником углерода является гидрокарбонат натрия NaHCO3, а перемешивание культуры осуществляется с помощью водяной помпы «Atman АТ-201» (Chuangxing Electrical Appliances Co., Ltd, Китай).
Для достижения технического результата изобретения культуру зеленой микроводоросли Dunaliella salina штамм IPPAS В-2026 выращивают накопительным способом на среде по [3] в культиваторах открытого типа для достижения коммерчески значимой продуктивности и получения ее биомассы, обогащенной биологически активными веществами.
Общим для прототипа и заявляемого способа является культивирование Dunaliella salina (bardawil) накопительным способом в бассейнах открытого типа. Основные отличия от прототипа заключаются в том, что в отличие от известного, в заявляемом изобретении используется штамм Dunaliella salina IPPAS В-2026, а его продуктивность при выращивании в тепличном модуле, находящимся на базе отдела Биотехнологий и фиторесурсов ФИЦ ИнБЮМ, г. Севастополь, Россия (44°36'54.6''N 33°30'11.7''Е), достигает 7 г СВ/(м2⋅сут), содержание каротиноидов 750 мг⋅м"2, а соотношение Кар/Хл а - не менее 1,8.
Заявляемое изобретение поясняется иллюстрациями: Фиг. 1. Общий вид клеток D. salina штамм IPPAS В-2026, Фиг. 2. Общий вид альгобиотехнологического модуля ФИЦ ИнБЮМ (А); выращивание D. salina штамм IPPAS В-2026 в культиваторах открытого типа (Б), Фиг. 3. Динамика плотности культуры (г СВ/м2) D. salina штамм IPPAS В-2026 при ее выращивании в бассейнах и Фиг. 4. Содержание каротиноидов и соотношение Кар/Хл а в культуре D. salina штамм IPPAS В-2026 при культивировании в бассейнах.
Для реализации предлагаемого изобретения и получения биомассы D. salina используют штамм IPPAS В-2026. Выращивание культуры D. salina проводят в бассейнах, находящихся в теплице и имеющих размеры: 100×100×15 см в весенне-летне-осенний период (Фиг. 2Б). Глубина рабочего слоя суспензии составляет 14 см, объем - 140 л, перемешивание осуществляется посредством водяной помпы. Продолжительность культивирования определяется естественными световыми и температурными условиями (до фазы замедления роста культуры), которую выявляют по результатам измерения показателей плотности культуры (например, оптической плотности культуры или содержания сухого вещества (СВ)). Действующими факторами при направленном биосинтезе биомассы D. salina является обеспеченность минеральным и энергетическим субстратом; дефицит элементов минерального питания, повышенная соленость и освещенность способствуют повышению содержания таких ценных компонентов ее биомассы, как β-каротин и липиды.
При выращивании заявляемого штамма D. salina IPPAS В-2026 в августе 2019 г. в тепличном модуле, находящимся на базе отдела Биотехнологий и фиторесурсов ФИЦ ИнБЮМ, получена накопительная кривая роста D. salina в бассейнах глубиной 7 и 14 см, представленная на Фиг. 3. Для определения максимальной продуктивности Pm провели аппроксимацию линейного участка роста уравнением [1]:
B=B0+Pm⋅t,
где В0 - начальная плотность культуры.
Значение максимальной продуктивности составило 7 г СВ/(м2⋅сут).
Пример реализации изобретения Штамм зеленой микроводоросли Dunaliella salina для получения ее биомассы в промышленных условиях.
В качестве объекта выращивания используют культуру зеленой микроводоросли Dunaliella salina Teod. штамм IPPAS В-2026.
Получение инокулята (посевного материала). Штамм микроводоросли Dunaliella salina Teod. IPPAS В-2026 до проведения исследования хранят на питательной среде по [3] при Т=25-30°С и освещенности 5-10 кЛк с пересевом каждые 30 суток. Для получения инокулята штамм переносят в среду по [3] и выращивают в течение 7 суток в стеклянных конических колбах объемом 500 мл при освещенности 10-20 кЛк, Т=25-30°С и продувке воздухом со скоростью до 1 л⋅мин-1⋅л-1 культуры. Затем культуру D. salina переносят в культиваторы объемом 5 л со свежей средой по [3] и снова культивируют в течение 7 дней при освещенности 10-20 кЛк, Т=25-30°С. Полученную культуру, состоящую из молодых, активно делящихся клеток D. salina штамма IPPAS В-2026 используют в качестве инокулята для засева культиваторов открытого типа в тепличном модуле.
Культуру D. salina штамм IPPAS В-2026 выращивают в альгобиотехнологическом модуле из поликарбоната для защиты от возможных атмосферных осадков и колебаний температуры (Фиг. 2А). Культиваторами служат квадратные бассейны (1×1 м), застеленные полиэтиленовой пленкой, уложенные на выровненную поверхность грунта (Фиг. 2Б). К инокуляту добавляют питательную среду по [3], таким образом, чтобы начальная плотность культуры составляла не менее 0,1 г/л. Высота слоя раствора составляет 14 см, объем культуры - 140 л. D. salina выращивают при естественном уровне освещенности и температуры, и непрерывном перемешивании с помощью аквариумной помпы «Atman АТ-201» (Chuangxing Electrical Appliances Co., Ltd, Китай). Средняя освещенность рабочей поверхности бассейнов в дневной период в летний период составляет 60-80 кЛк, температура культуры на протяжении суток варьирует в диапазоне 25-35°С. При накопительном режиме выращивания систематического внесения биогенных элементов в культуру не происходит, а плотность культуры D. salina увеличивается и достигает максимального значения (Фиг. 3). Накопительное выращивание микроводоросли проводят в бассейнах в течение 4-6 суток (в зависимости от погодных условий) до стадии замедления роста. Общий выход биомассы дуналиеллы при накопительном культивировании определяется конечным сбором биомассы, собираемой из культиваторов по окончании технологического цикла. Продуктивность штамма IPPAS В-2026 в летний период для южных регионов РФ составляет около 7 г СВ/(м2⋅сут), а содержание каротиноидов 700-800 мг м-2 при соотношении Кар/Хл а - не менее 1,8 (Фиг. 4).
Источники информации, принятые во внимание
1. Тренкеншу Р.П. Простейшие модели роста микроводорослей.
1. Периодическая культура // Экология моря. 2005. Вып. 67. С. 89-97.
2. Demmig-Adams В., Adams W. Antioxidants in photosynthesis and human nutrition // Science. 2002. Vol.2 98, №. 5601. P. 2149-2153.
3. Shaish, A., Avron, M., Ben-Amotz, A. Effect of inhibitors on the formation of stereoisomers in the biosynthesis of (3-carotene in Dunaliella bardawil II Plant and cell physiology. 1990. Vol. 31, №5. P. 689-696.
Claims (2)
1. Штамм зеленой микроводоросли Dunaliella salina Teod. IPPAS D-2026, стабильный по своим морфологическим признакам и адаптированный к выращиванию в культиваторах открытого типа в промышленных условиях для получения ее биомассы.
2. Способ культивирования штамма зеленой микроводоросли Dunaliella salina Teod. IPPAS D-2026, характеризующийся тем, что культуру заявляемого штамма выращивают в накопительном режиме в альгобиотехнологическом модуле в открытых бассейнах размером 1×1 м при естественных освещенности и температуре и непрерывном перемешивании, на питательной среде, имеющей состав: NaCl - 120 г/л, KNO3 - 0,505 г/л, MgSO4 × 7H2O - 1,23 г/л, CaCl2 × 2H2O - 0,147 г/л, KH2PO4 × 3H2O - 0,038 г/л, Na2EDTA - 0,04 г/л, FeCl3 × 6H2O - 0,00054 г/л, MnCl2 × 4H2O - 0,0001 г/л, CuCl2 × H2O - 0,0001 г/л, ZnCl2 × H2O - 0,0001 г/л, CoCl2 × 6H2O - 0,0001 г/л, (NH4)6Mo7O24 × 4H2O - 0,001236 г/л, NaHCO3 - 4,2 г/л, при высоте слоя раствора 14 см.
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2021103253A RU2021103253A (ru) | 2022-08-09 |
| RU2788527C2 true RU2788527C2 (ru) | 2023-01-23 |
Family
ID=
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA201000466A1 (ru) * | 2009-08-12 | 2011-02-28 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Агро Хаят" | Термофильный штамм микроводоросли dunaliella bardawil masazir продуцент белково-каротиновой биомассы и способ его культивирования |
| RU2497945C2 (ru) * | 2012-03-20 | 2013-11-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт клеточного и внутриклеточного симбиоза Уральского отделения Российской академии наук | ШТАММ ОДНОКЛЕТОЧНЫХ ВОДОРОСЛЕЙ Dunaliella salina - ПРОДУЦЕНТ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ, ОБЛАДАЮЩИХ АНТИОКСИДАНТНОЙ АКТИВНОСТЬЮ |
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA201000466A1 (ru) * | 2009-08-12 | 2011-02-28 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Агро Хаят" | Термофильный штамм микроводоросли dunaliella bardawil masazir продуцент белково-каротиновой биомассы и способ его культивирования |
| RU2497945C2 (ru) * | 2012-03-20 | 2013-11-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт клеточного и внутриклеточного симбиоза Уральского отделения Российской академии наук | ШТАММ ОДНОКЛЕТОЧНЫХ ВОДОРОСЛЕЙ Dunaliella salina - ПРОДУЦЕНТ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ, ОБЛАДАЮЩИХ АНТИОКСИДАНТНОЙ АКТИВНОСТЬЮ |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| SHAISH A, et al., Effect of inhibitors on the formation of stereoisomers in the biosynthesis of (3-carotene in Dunaliella bardawil II Plant and cell physiology. 1990. Vol. 31, N 5. P. 689-696. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Raikar et al. | Effect of temperature, salinity and light intensity on the growth of Gracilaria spp.(Gracilariales, Rhodophyta) from Japan, Malaysia and India | |
| Barghbani et al. | Investigating the effects of several parameters on the growth of Chlorella vulgaris using Taguchi's experimental approach | |
| Raja et al. | Biomass from microalgae: an overview | |
| ES2658864T3 (es) | Producción de ácido docosahexanoico y/o de ácido eicosapentanoico y/o carotenoides en modo mixótrofo por Nitzschia | |
| Priyadarshani et al. | Bioactive compounds from microalgae and cyanobacteria: utility and applications | |
| Abu-Rezq et al. | Optimum culture conditions required for the locally isolated Dunaliella salina | |
| EP2176396A2 (en) | Golden yellow algae and method of producing the same | |
| Grubišić et al. | Potential of microalgae for the production of different biotechnological products | |
| Fagiri et al. | Influence of chemical and environmental factors on the growth performance of Spirulina platensis strain SZ100 | |
| Indrayani | Isolation and Characterization of Microlalgae with Commercial Potential | |
| Mousavi Nadushan et al. | Optimization of production and antioxidant activity of fucoxanthin from marine haptophyte algae, Isochrysis galbana | |
| Pattanaik et al. | Effect of LED lights on the growth of microalgae | |
| Steinhagen et al. | Closed life-cycle aquaculture of sea lettuce (Ulva fenestrata): performance and biochemical profile differ in early developmental stages | |
| Borowitzka | Algae as food | |
| Masojídek et al. | Solar bioreactors used for the industrial production of microalgae | |
| WO2018135976A1 (ru) | Планктонный штамм chlorella vulgaris, предназначенный для получения пищевой биомассы | |
| RU2788527C2 (ru) | Штамм зелёной микроводоросли dunaliella salina для получения её биомассы в промышленных условиях | |
| Sukumaran et al. | The Prospects of the Cultivation of Arthrospira platensis under Outdoor Conditions in Malaysia. | |
| Fakhri et al. | Biomass, pigment production, and nutrient uptake of Chlorella sp. under different photoperiods | |
| Badar et al. | Growth evaluation of microalgae isolated from palm oil mill effluent in synthetic media | |
| KR101670703B1 (ko) | 지질 함량이 증진된 미세조류의 배양방법 | |
| KR101323887B1 (ko) | 고온에서 성장 가능한 나노클로리스 속 신균주 및 이의 용도 | |
| SU1324627A1 (ru) | Штамм вольвоксовой водоросли DUNaLIeLLa SaLINa TeoD CALU-834-продуцент белково-каротиновой биомассы | |
| KR20130048941A (ko) | 저온에서 성장 가능한 신균주 클로렐라 불가리스 및 이의 용도 | |
| Cadoret et al. | Microalgae and biotechnology |