Среда для выращивания спирулины

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СРЕДА ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ СПИРУЛИНЫ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт биофизики и клеточной инженерии Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Мельников Станислав Сергеевич Мананкина Елена Евгеньевна Шалыго Николай Владимирович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт биофизики и клеточной инженерии Национальной академии наук Беларуси(56) Культивирование коллекционных штаммов водорослей. Ленинград, 1983. С. 62-63. Мельников С.С. и др. Известия Академии наук Беларуси. Серия биологических наук. - 1996 -3. - С. 38-42. Мельников С.С. и др. Известия Академии наук Беларуси. Серия биологических наук. - 1997. -3. - С. 53-55.2096463 1, 1997.30172 2, 2002.1510123 , 2004.1272537 , 2000.1620477 1, 1991.1549994 1, 1990.2409 2, 2004.2386 2, 2004.(57) Среда для выращивания спирулины, содержащая натрий двууглекислый, натрий азотнокислый, калий фосфорнокислый двузамещенный и воду, отличающаяся тем, что дополнительно содержит глинисто-солевые шламы РУП ПО Беларуськалий при следующем соотношении компонентов, г/л натрий двууглекислый 16,0 натрий азотнокислый 2,5 калий фосфорнокислый двузамещенный 0,5 глинисто-солевых шламов РУППО Беларуськалий 20,0 вода остальное. Изобретение относится к биотехнологии и, в частности, к получению питательных сред для культивирования цианобактерии. Спирулина выращивается во многих странах мира, а ее биомасса широко используется в качестве лечебного и профилактического средства для больных и здоровых людей, в качестве кормовых добавок к рационам сельскохозяйственных животных, для получения -каротина, полиненасыщенных жирных кислот и других ценных соединений (. ... , 1989, С. 265. Рыбальский .Г., Коржененко О.В., Андреева Р.А. // Фитотехнология. Сер. Биотехнология. - М., 1989. - С. 97. О. . ,9416 1 2007.06.30.. . . . . 5,2, 2002. - . 27-48. Евец Л.В., Ляликов С.А.,Макарчик А.В. и др. , как средство, нормализующее адаптационные возможности организма детей, подвергающихся длительному действию малых доз радиации // Здравоохранение Беларуси. -7. - 1992. - С. 11-12. Евец Л.В., Мадекин А.С., Ляликов С.А. и др.в оздоровлении ликвидаторов последствий аварии на Чернобыльской АЭС // Экологическая антропология Ежегодник. - Изд-во Бел. комитета Дзец Чарнобыля. Мн.,1996. - С. 83). Известна питательная среда Зарроука (Владимирова М.Г., Маркелова А.Г. Коллекция культур одноклеточных водорослей Института физиологии растений АН СССР // Культивирование коллекционных штаммов водорослей. - Л., 1983. - С. 57) - (прототип), на которой эта цианобактерия обычно выращивается в лабораторных и промышленных условиях,следующего состава (г/л) 3 - 16,8 2 НРО 4 - 0,5 3 - 2,5 24 - 1,0- 1,0 472 - 0,2 СаС 2 - 0,04 472 - 0,01 ЭДТА - 0,08 Микроэлементы (г/л) Раствор 1 Н 3 ВО 3 - 2,86 С 24 Н 2 О - 1,81 472 - 0,22 452 - 0,08 О 3 - 0,015. Раствор 2 43 - 23010-4 2(4)242 - 96010-4 472 - 478,510-4 2422 179,410-4 2(4)3 - 40010-4 (3)262 - 44010-4. Кроме растворов микроэлементов 1 и 2 (по 1 мл каждого) в стандартной среде используется раствор 3 - сульфата железа с этилендиаминтетрауксусной кислотой или ее натриевой солью (трилон Б), который готовится следующим образом взвешивают 30,2 г ЭДТА или трилона и растворяют в 134 мл 1 КОН. Раствор разбавляют водой, вносят 24,9 г сульфата железа и доводят объем водой до 1 л. Раствор продувают воздухом в темноте в течение 12 часов. Недостатком данной среды является сложность состава и приготовления, большое содержание солей (22 г/л) и высокая стоимость, что существенно увеличивает затраты на получение биомассы при промышленном ее получении. Задача изобретения - создание отечественной питательной среды для выращивания спирулины с увеличенным выходом биомассы, снижение стоимости и упрощение приготовления среды. Результат достигается тем, что в среду для выращивания спирулины, содержащую натрий двууглекислый (3), натрий азотнокислый (3) и калий фосфорнокислый двузамещенный (2 НРО 4) и воду, вносят глинисто-солевые шламы РУП ПО Беларуськалий при следующем соотношении компонентов, г/л натрий двууглекислый 16,0 натрий азотнокислый 2,5 калий фосфорнокислый двузамещенный 0,5 глинисто-солевых шламов РУП ПО Беларуськалий 20,0 вода остальное. В процессе разработки Солигорского месторождения калийных солей РУП ПО Беларуськалий образовались громадные залежи глинисто-солевых шламов следующего состава (данные Центральной лаборатории РУП ПО Беларуськалий от 6.04.2004 г.,средние значения) хлористого натрия- 21,71 хлористого калия (С) - 13,14 хлористого магния (2) - 0,27 сернокислого кальция (4) - 5,50 хлористого кальция (СаС 2) - 0,31 и в меньших количествах - окислы кремния, железа, алюминия,титана, серы, кальция, магния, калия, натрия (табл. 1). 9416 1 2007.06.30 Таблица 1 Результаты химических анализов глинисто-шламовых отходов РУ-2(данные Центральной лаборатории РУП ПО Беларуськалий Химический анализ массовая доля компонентов молекулярного состава,2 4 СаС 2 нераств. осадок Н 2 О гигр. Среду для выращивания спирулины приготавливают следующим образом. Растворяют в 1 л воды 10 или 20, или 30 г шламоотходов в сухом виде и после полного растворения фильтруют через ватный фильтр для удаления глины, содержащейся в шламоотходах. Осадить глину можно также простым отстаиванием полученной суспензии в течение суток. К полученному фильтрату добавляют 16 г 3, 2,5 г 3 и 0,5 2 НРО 4, после чего полученный 1 л среды используют для выращивания водоросли. В качестве контроля для сравнения продуктивности водоросли применяли стандартную среду Зарроука. Посев и выращивание водоросли. Для получения равных количеств посевного материала для каждого варианта клетки, выращенные на стандартной среде Зарроука, фильтровали через капроновое мельничное сито 80 и осадок клеток количественно переносили в конические колбы объемом 250 мл (рабочий объем 150 мл) со стандартной и предлагаемой средой. Опыты проводили в 3-х кратной биологической повторности. Водоросль на контрольной и предлагаемой средах выращивали при освещенности 6500 лк, создаваемой люминесцентными лампами ЛБ-40 с режимом 12 часов света - 12 часов темноты при температуре 23-25 в освещаемое время. Для контроля состояния культур водоросли использовали метод измерения оптической плотности культур при 490,540, 600 и 680 нм на фотоэлектрическом колориметре. Оптическая плотность в минимуме поглощения света культурой водоросли при 540 нм обусловлена количеством клеток, находящихся в суспензии, причем оптическая плотность, равная 1,0, соответствует содержанию в 1 литре культуры 640 мг абсолютно сухой биомассы (. , . .// . . - . 19,8, 1977. - . 1219-1224). Единица оптической плотности при 490 нм соответствует содержанию 1,56 мг каротиноидов в 1 л культуры (Мельников С.С., Мананкина Е.Е., Будакова Е.А. Метод определения каротиноидов спирулины// Весц НАНБ, сер. бял. н. -3. - 1995. - С. 102-104), а поглощение при 600 и 680 нм обусловлено главным образом фикобилинами и хлорофиллом,соответственно. Сопоставляя изменения этих величин в процессе культивирования, оценивали скорость роста водоросли и содержание пигментов. Изобретение иллюстрируется следующими примерами. Пример 1 Спирулину выращивали в течение 16 суток на стандартной среде Зарроука и предлагаемой среде с разным содержанием шламов в литре воды - 10, 20 или 30 граммов (табл. 2). Таблица 2 Продуктивность и содержание пигментов при выращивании спирулины в течение 16 суток на стандартной и предлагаемой средах (вк исходному уровню) Вариант среды Стандартная среда Зарроука Предлагаемая среда Содержание шламов 10 г/л 20 г/л 30 г/л 9416 1 2007.06.30 Из табл. 2 следует, что при выращивании спирулины на стандартной и предлагаемой средах с разным содержанием шламов в литре воды наибольшие продуктивность и содержание каротиноидов, фикобилинов и хлорофилла достигаются на предлагаемой среде с содержанием 20 г/л шламов. В дальнейшем среда, содержащая в 1 литре воды 20 г шламов, 16 г 3, 2,5 г 3 и 0,5 2 НРО 4, обозначается как среда 2 М. Пример 2 Спирулину выращивали в 2-х опытах в течение 15 и 30 суток на среде Зарроука и среде 2 М, периодически определяя продуктивность по биомассе и содержание каротиноидов,фикобилинов и хлорофилла (табл. 3). Таблица 3 Продуктивность спирулины на стандартной и предлагаемой средах(в мг абсолютно сухой биомассы (АСБ) в 1 литре и вк исходному количеству) Время выращивания (сутки) Прирост АСБ на среде 2 М Очевидно, что в 1-м опыте за 15 дней культивирования на среде 2 М получено дополнительно 353 мг биомассы, а во втором за 30 дней - 312 мг АСБ в литре культуры. Из табл. 3 также следует, что прирост биомассы на предлагаемой среде превышал эту величину на стандартной среде почти в 1,5 раза в первом случае и 1,24 раза во втором. На протяжении всего периода выращивания водоросли рост ее на среде 2 М превосходит рост на стандартной среде. Однако, возникал вопрос, что происходит с содержанием пигментов на предлагаемой среде. Количество каротиноидов и хлорофилла для всех растительных организмов является одним из наиболее лабильных показателей состояния этих организмов. Таблица 4 Содержание пигментов при выращивании спирулины на стандартной и предлагаемой средах (вк исходному количеству, принятому за 100 ) Время выращивания Каротиноиды Среда Среда Зарроука 2 М Фикобилины Среда Среда Зарроука 2 М Опыт 1 139 170 148 225 171 300 242 358 Опыт 2 123 263 146 266 220 246 290 299 Хлорофилл Среда Среда Зарроука 2 М 134 142 165 236 9416 1 2007.06.30 В табл. 4 приведены данные о содержании пигментов при выращивании спирулины на стандартной и среде 2 М и они свидетельствуют, что и биосинтез пигментов на заявляемой среде происходит с большей скоростью, чем на стандартной. Таким образом, предлагаемая среда 2 М позволяет 1. Снизить затраты на соли для питательной среды, что имеет важное значение при промышленном производстве биомассы спирулины, когда объем среды составляет сотни и тысячи куб. метров. 2. Увеличить выход биомассы с каждого литра культуры по сравнению со стандартной средой. 3. Частично утилизировать залежи глинисто-солевых шламов РУП ПО Беларуськалий. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5