RU2813804C1 - Способ культивирования цианобактерии рода Amorphonostoc - Google Patents
Способ культивирования цианобактерии рода Amorphonostoc Download PDFInfo
- Publication number
- RU2813804C1 RU2813804C1 RU2023128527A RU2023128527A RU2813804C1 RU 2813804 C1 RU2813804 C1 RU 2813804C1 RU 2023128527 A RU2023128527 A RU 2023128527A RU 2023128527 A RU2023128527 A RU 2023128527A RU 2813804 C1 RU2813804 C1 RU 2813804C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- amorphonostoc
- cyanobacteria
- cultivation
- cultivating
- genus
- Prior art date
Links
- 241000192656 Nostoc Species 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 241000192700 Cyanobacteria Species 0.000 title abstract description 20
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 12
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 claims abstract description 10
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 6
- 241001464430 Cyanobacterium Species 0.000 claims description 4
- JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N molybdenum trioxide Chemical compound O=[Mo](=O)=O JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 241000080590 Niso Species 0.000 claims description 3
- 229910021094 Co(NO3)2-6H2O Inorganic materials 0.000 claims 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 abstract description 11
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 abstract description 11
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 abstract description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005286 illumination Methods 0.000 abstract description 3
- 238000012364 cultivation method Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract 2
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract 2
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 229910021380 Manganese Chloride Inorganic materials 0.000 abstract 1
- GLFNIEUTAYBVOC-UHFFFAOYSA-L Manganese chloride Chemical compound Cl[Mn]Cl GLFNIEUTAYBVOC-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract 1
- 229910020350 Na2WO4 Inorganic materials 0.000 abstract 1
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract 1
- 229910000366 copper(II) sulfate Inorganic materials 0.000 abstract 1
- ZPWVASYFFYYZEW-UHFFFAOYSA-L dipotassium hydrogen phosphate Chemical compound [K+].[K+].OP([O-])([O-])=O ZPWVASYFFYYZEW-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract 1
- 229910000396 dipotassium phosphate Inorganic materials 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N heavy water Substances [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 abstract 1
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract 1
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000011565 manganese chloride Substances 0.000 abstract 1
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract 1
- 229910000363 nickel(II) sulfate Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 abstract 1
- XMVONEAAOPAGAO-UHFFFAOYSA-N sodium tungstate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][W]([O-])(=O)=O XMVONEAAOPAGAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910000368 zinc sulfate Inorganic materials 0.000 abstract 1
- NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L zinc sulfate Chemical compound [Zn+2].[O-]S([O-])(=O)=O NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract 1
- 239000011686 zinc sulphate Substances 0.000 abstract 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 2
- 230000029553 photosynthesis Effects 0.000 description 2
- 238000010672 photosynthesis Methods 0.000 description 2
- 230000000243 photosynthetic effect Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 2
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 241000192608 Phormidium Species 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 230000003110 anti-inflammatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 1
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к процессу культивирования (получения биомассы) цианобактерий. Основными задачами заявляемого способа культивирования являются: получение биомассы термофильных цианобактерий рода Amorphonostoc, упрощение технологии культивирования, снижение энергетических затрат и наибольший выход полисахаридов. Поставленные задачи решаются тем, что в способе культивирования цианобактерий рода Amorphonostoc, включающем регулирование освещенности, температуры, химического состава субстрата используется питательная среда модифицированного состава (г/л): KNO3 - 1,00; K2HPO4⋅3H2O - 0,262; MgSO4⋅7H2O - 0,20; NaHCO3 - 0,20; FeSO4⋅7Н2О - 0,0249. Раствор микроэлементов (г/л): Н3ВО3 - 2,86; MnCl2⋅4H2O - 1,81; ZnSO4⋅7H2O - 0,22; CuSO4⋅5H2O - 0,08; MoO3- 0,015; NH4VO3- 0,023; K2Cr2(S04)4⋅24H2O - 0,096; NiSO4⋅7H2O - 0,048; Na2WO4⋅2H2O - 0,018; Ti2(SO4)3 - 0,040; Со(NO3)2⋅6Н2О - 0,044. Культивирование Amorphonostoc проводят в стерильных условиях, в режиме свет/темнота 12/12 ч, белый свет с интенсивностью 5000 1х, при перемешивании 1 час со скоростью движения ротора 100 об/мин. Продолжительность культивирования составляет 21 сутки при температуре 25°С и рН=6,0. 3 пр.
Description
Изобретение относится к биотехнологии, а именно к процессу культивирования (получения биомассы) цианобактерий.
В последние десятилетия микроводоросли и цианобактерий приобретают все большую актуальность в качестве объекта биотехнологических исследований [Бачура, 2018]. Они, имея примитивное строение и отличаясь неприхотливостью к условиям существования, являются первичными продуцентами и характеризуются значительным вкладом в функционирование водных и наземных экосистем. Цианобактерий участвуют в создании органических веществ, способны к азотфиксации, участвуют в накоплении ряда биологически активных веществ (например, полисахаридов), при этом они достаточно быстро накапливают биомассу и отличаются простотой в культивировании [Hamidi, 2019].
Цианобактерий являются ценным сырьем для получения биологически активных веществ (ферментов, полисахаридов, витаминов, полноценного белка). Полисахариды цианобактерий представляют большой интерес, так как они проявляют антиоксидантную, противовосполительную, антимикробную и др. активности.
Известен способ культивирования микроводорослей, при котором в качестве питательной среды используют отходы рыбоводного производства в виде воды из рециркуляционной системы [Лукьянов, 2014].
Недостаток данного способа заключается в том, что при его осуществлении затраты электроэнергии, помимо освещения и перемешивания суспензии, идут на подогрев питательной среды и обеспечение рециркуляции.
Известен способ культивирования фотосинтезирующих микроорганизмов с периодическим чередованием световых и темновых интервалов облучения суспензии, при котором максимальное значение фотосинтеза микроорганизмов поддерживают путем изменения расхода поступающей суспензии [Мельников, 2011].
Недостаток данного способа заключается в том, что при его осуществлении процесс фотосинтеза происходит периодически, а на изменение расхода питательной среды и для поддержания необходимой температуры суспензии требуются дополнительные затраты электроэнергии.
Наиболее близким к заявленному является способ культивирования фотосинтезирующих микроорганизмов, при котором с целью повышения производительности накопления биомассы термофильных цианобактерий рода Phormidium, включающем насыщение субстрата углекислотой, регулирование освещенности, температуры, химического состава субстрата. Регулирование температуры и химического состава субстрата осуществляют путем подачи термальных вод природных источников Паратунской гидротермальной системы при обеспечении их проточности [патент РФ 2292389 С2, МПК C12N 1/12, опубл. 27.01.2007.].
Недостаток данного способа заключается в том, что процесс привязан к источникам гидротермальной системы, требует дополнительных затрат электроэнергии, а также трудность воспроизведения установки циркуляции термальной воды.
Основными задачами заявляемого способа культивирования являются: получение биомассы термофильных цианобактерий рода Amorphonostoc, упрощение технологии культивирования, снижение энергетических затрат и наибольший выход полисахаридов.
Поставленные задачи решаются тем, что в способе культивирования цианобактерий рода Amorphonostoc, включающем регулирование освещенности, температуры, химического состава субстрата, аэрации, получают наибольший выход полисахаридов.
При реализации изобретения, для накопления биомассы цианобактерий вида Amorphonostoc используют питательную среду следующего состава (г/л): KNO3 - 1,00; K2HPO4⋅3H2O - 0,262; MgSO4⋅7H2O - 0,20; NaHCO3 - 0,20; FeSO4⋅7H2O - 0,0249. Раствор микроэлементов (г/л): H3BO3 - 2,86; MnCl2⋅4H2O - 1,81; ZnSO4⋅7H2O - 0,22; CuSO4⋅5H2O-0,08; MoO3 - 0,015; NH4VO3 - 0,023; K2Cr2(SO4)4⋅24H2O - 0,096; NiSO4⋅7H2O - 0,048; Na2WO4⋅2H2O - 0,018; Ti2(SO4)3- 0,040; Co(NO3)2⋅6H2O - 0,044.
Культивирование Amorphonostoc проводят в стерильных условиях, в режиме свет/темнота 12/12 ч, белый свет с интенсивностью 5000 1х, при перемешивании 1 час со скоростью движения ротора 100 об/мин. Продолжительность культивирования составляет 21 сутки при температуре 25°С и рН=6,0.
Концентрация клеток биомассы цианобактерий при данных условиях составляет наибольшее значение, а выход полисахаридов является наибольшим.
Технический результат представленного способа культивирования термофильных цианобактерий рода Amorphonostoc заключается в упрощении технологии получения биомассы, так как в предлагаемом способе, по сравнению с прототипом, исключены этапы поддержания состава большого количества термальных вод, отсутствует необходимость проточной циркуляции и значительного расхода питательной среды, в снижении трудозатрат для поддержания постоянства субстрата, химического состава и температуры; в культивировании цианобактерий при температурах 25°С, что позволяет выращивать как термофильные, так и мезофильные штаммы цианобактерий и накапливать значительные количества полисахаридов. Существует возможность реализовать замкнутый цикл производства и обеспечить организацию круглогодичного производства с возможностью культивирования в любой лаборатории, биореакторе или водоеме.
Пример 1.
Цианобактерию Amorphonostoc культивируют на питательной среде следующего состава (г/л): KNO3 - 1,00; K2HPO4⋅3H2O - 0,262; MgSO4⋅7H2O - 0,20; NaHCO3 - 0,20; FeSO4 7H2O - 0,0249. Раствор микроэлементов (г/л): Н3ВО3 - 2,86; MnCl2⋅4H2O - 1,81; ZnSO4⋅7H2O - 0,22; CuSO4⋅5H2O - 0,08; MoO3- 0,015; NH4VO3- 0,023; K2Cr2(SO4)4⋅24H2O - 0,096; NiSO4⋅7H2O - 0,048; Na2WO4⋅2H2O - 0,018; Ti2(SO4)3 - 0,040; Co(NO3)2⋅6H2O -0,044.
Культивирование Amorphonostoc проводят в стерильных условиях, в режиме свет/темнота 12/12 ч, белый свет с интенсивностью 5000 1х, при перемешивании 1 час со скоростью движения ротора 100 об/мин. Продолжительность культивирования составляет 21 сутки при температуре 25°С и рН=6,0.
Концентрация клеток биомассы цианобактерий при данных условиях составляет наибольшее значение 0,58±0,08 г/л, а выход полисахаридов является наибольшим 0,32±0,36 г/г сухой массы цианобактерий.
Пример 2.
Цианобактерию Amorphonostoc культивируют на питательной среде следующего состава (г/л): KNO3 - 1,00; K2HPO4⋅3H2O - 0,262; MgSO4⋅7H2O - 0,20; NaHCO3 - 0,20; FeSO4⋅7H2O - 0,0249. Раствор микроэлементов (г/л): H3BO3 - 2,86; MnCl2⋅4H2O - 1,81; ZnSO4⋅7H2O - 0,22; CuSO4⋅5H2O - 0,08; MoO3- 0,015; NH4VO3- 0,023; K2Cr2(S04)4-24H20
- 0,096; NiS04 7H2O - 0,048; Na2WO4⋅2H2O - 0,018; Ti2(SO4)3 - 0,040; Со(NO3)2⋅6H2O -0,044.
Культивирование Amorphonostoc проводят в стерильных условиях, в режиме свет/темнота 8/16 ч, белый свет с интенсивностью 4000 1х при перемешивании 0,5 часа со скоростью движения ротора 100 об/мин. Продолжительность культивирования составляет 14 суток при температуре 15°С и рН=4,0.
Концентрация клеток биомассы цианобактерий при данных условиях составляет наибольшее значение 0,31±0,05 г/л, а выход полисахаридов является наибольшим 0,19±0,21 г/г сухой массы цианобактерий.
Пример 3.
Цианобактерию Amorphonostoc культивируют на питательной среде следующего состава (г/л): KNO3 - 1,00; K2HPO4⋅3H2O - 0,262; MgSO4⋅7H2O - 0,20; NaHCO3 - 0,20; FeSO4⋅7H2O - 0,0249. Раствор микроэлементов (г/л): Н3ВО3 - 2,86; MnCl2⋅4H2O - 1,81; ZnSO4⋅7H2O - 0,22; CuSO4⋅5H2O - 0,08; MoO3- 0,015; NH4VO3- 0,023; K2Cr2(SO4)4⋅24H2O - 0,096.
Культивирование Amorphonostoc проводят в стерильных условиях, в режиме свет/темнота 16/8 ч, белый свет с интенсивностью 6000 1х, при перемешивании 3 час со скоростью ротора 100 об/мин. Продолжительность культивирования составляет 27 суток при температуре 45°С и рН=9,0.
Концентрация клеток биомассы цианобактерий при данных условиях составляет наибольшее значение 0,23±0,04 г/л, а выход полисахаридов является наибольшим 0,11±0,18 г/г сухой массы цианобактерий.
Claims (1)
- Способ культивирования цианобактерии Amorphonostoc Elenkin, в котором, для накопления биомассы используют питательную среду следующего состава (г/л): KNO3 -1,00; K2HPO4⋅3Н2О - 0,262; MgSO4⋅7H2O - 0,20; NaHCO3 - 0,20; FeSO4⋅7H2O - 0,0249. Раствор микроэлементов (г/л): Н3ВО3 - 2,86; MnCl2⋅4H2O - 1,81; ZnSO4⋅7H2O - 0,22; CuSO4⋅5H2O - 0,08; MoO3 - 0,015; NH4VO3 - 0,023; K2Cr2(SO4)4⋅24H2O - 0,096; NiSO4⋅7H2O - 0,048; Na2WO4⋅2H2O - 0,018; Ti2(SO4)3 - 0,040; Co(NO3)2 6H2O - 0,044; культивирование Amorphonostoc проводят в стерильных условиях, в режиме свет/темнота 12/12 ч, белый свет с интенсивностью 5000 1х, при перемешивании 1 час со скоростью движения ротора 100 об/мин; продолжительность культивирования составляет 21 сутки при температуре 25°С и рН=6,0.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2813804C1 true RU2813804C1 (ru) | 2024-02-19 |
Family
ID=
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2292389C2 (ru) * | 2004-12-30 | 2007-01-27 | Камчатский государственный технический университет | Способ культивирования термофильных цианобактерий |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2292389C2 (ru) * | 2004-12-30 | 2007-01-27 | Камчатский государственный технический университет | Способ культивирования термофильных цианобактерий |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| БАЧУРА Ю.М., Культивирование цианобактерий родов anabaena и nostoс на различных питательных средах, Бюллетень науки и практики, Bulletin of Science and Practice, т. 4., N, 11, 2018, c. 31-38, http://www.bulletennauki.com/. KOMAREK J., et al, Modern approach to the classification system of Cyanophytes 4-Nostocales, Algological Studies, Archiv für Hydrobiologie, Supplement Volumes., 1989, p. 247-345. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101577820B1 (ko) | 종속영양 미세조류의 신규 배양 방법 | |
| Chang et al. | Photobioreactors | |
| Borowitzka | Commercial production of microalgae: ponds, tanks, tubes and fermenters | |
| Salazar et al. | Nutrient removal from hydroponic effluent by Nordic microalgae: From screening to a greenhouse photobioreactor operation | |
| Dębowski et al. | Microalgae–cultivation methods | |
| Baldev et al. | Unveiling the induced lipid production in Chlorella vulgaris under pulsed magnetic field treatment | |
| CN102392052A (zh) | 一种利用沼液培养自养型淡水微藻提纯沼气的方法 | |
| CN109234167A (zh) | 一种小球藻及其在沼液净化中的应用 | |
| CN106520559B (zh) | 一种小球藻高效率光自养培养方法 | |
| Kumar et al. | Cultivation of algae: techniques and challenges | |
| Laizu et al. | Open and closed photobioreactors for microalgal cultivation and wastewater treatment | |
| RU2813804C1 (ru) | Способ культивирования цианобактерии рода Amorphonostoc | |
| Singh et al. | Enhanced algal biomass production in a novel electromagnetic photobioreactor (E-PBR) | |
| Yen et al. | Nutrient recovery and pollutant removal from piggery wastewater by spirulina cultivation | |
| CN102453685B (zh) | 一种利用二氧化碳培养海洋绿藻积累淀粉的方法 | |
| KR20020057882A (ko) | 미세조류 옥외대량 배양방법 및 배양장치 | |
| KR101394216B1 (ko) | 해수를 이용한 미세조류의 배양방법 | |
| CN107699493B (zh) | 一种微藻养殖方法 | |
| CN117402740A (zh) | 一种可兼养培养的蛋白核小球藻及其在沼液处理中的应用 | |
| RU2644261C2 (ru) | Способ культивирования микроводоросли Chlorella | |
| CN107475100A (zh) | 一种微藻养殖系统 | |
| Chauhan et al. | Eucalyptus kraft black liquor enhances growth and productivity of Spirulina in outdoor cultures | |
| CN209584262U (zh) | 一种微藻养殖双轴式跑道池反应器 | |
| Tókos et al. | Automation control system of an equipment for ELF stimulated phototrophic microalgae production | |
| El-Sayed et al. | Nutrient balance for enhanced recovery of stressed Spirulina platensis |