ЗОЛОТИСТЫЕ ВОДОРОСЛИ И СПОСОБ ИХ ПРОИЗВОДСТВА Российский патент 2013 года по МПК C12N1/12 C12P23/00 

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к получению водорослей с высоким содержанием каротиноидов и биомассы водорослей.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Водоросли представляют собой простейшие растениеподобные живые организмы. Они представляют собой одноклеточные или многоклеточные живые организмы. Водоросли обнаружены в природе и разделены на различные классы и обнаружены различных цветов и форм. Вследствие их высокой питательной ценности, снижения источников питания, постоянного роста населения и уменьшения сельскохозяйственных угодий, водоросли рассматривают как потенциальную пищу на будущее. Помимо питательных компонентов, водоросли, конкретно микроводоросли, также являются основным источником ценных добавок, других соединений и пигментов терапевтической, хемопревентивной природы и для промышленного применения.

Каротиноиды представляют собой класс таких пигментов, имеющих ряд применений, которые включают в себя продукты лечебного питания, косметические средства, кормовые добавки для домашней птицы, домашнего скота, рыб, ракообразных, терапевтические и хемопревентивные добавки в фармацевтике, а также в виде красящего вещества в различных отраслях промышленности. Бум нутрицевтиков также увеличил потребность в смешанных каротиноидах, главным образом на утверждении их доказанных антиоксидантных и терапевтических свойств. Эта и другая, недавно обнаруженная, польза для здоровья содействовали потенциалу рынка каротиноидов. Растущая мировая рыночная стоимость каротиноидов спроектирована на достижение более 1000 миллионов долларов США в ближайшее будущее. Потребительский спрос на натуральные продукты способствует выделению каротиноидов из биологических источников, скорее чем синтетическими способами вследствие проблемы токсичности.

Многие исследования показали, что смешанные каротиноиды обладают лучшим синергетическим эффектом и предоставляют более сильную антиоксидантную защиту, чем компоненты индивидуальных каротиноидов. Это привело к повышенному интересу получения природных смешанных каротиноидов, скорее чем фракций индивидуальных каротиноидов. Природные смешанные каротиноиды могут быть получены из биологических источников, в том числе растительного материала или микроводорослей. Однако продуктивность и процент синтеза каротиноидов в растениях является относительно низким, в результате каротиноиды, продуцируемые растениями, являются более дорогостоящими. Обнаружено, что некоторые микроводоросли, в том числе сине-зеленые водоросли, содержат каротиноиды, и существует повышенный интерес в отношении их использования для получения природных смешанных каротиноидов.

Спирулина представляет собой примитивную форму прокариотических сине-зеленых водорослей, принадлежащую к отделу (типу) цианобактерий. Виды спирулины являются фотосинтетическими, нитевидными, палочковидными до спиралеобразных. Наиболее важными видами являются Spirulina maxima, Spirulina fusiformis, Spirulina pacifica, Spirulina platensis и многие другие. Спирулина представляет собой ценный источник природных биологически активных и питательных компонентов, обладающих различными биологическими активностями и питательной значимостью. Недавние исследования также показали, что антиоксидантная и иммуностимулирующая активность спирулины объясняется ее смешанными каротиноидами и полисахаридными фракциями.

Химический состав спирулины включает в себя белки 55000-72000 мг на 100 г, углеводы 15000-25000 мг на 100 г, жиры (липиды) 6000-8000 мг на 100 г, а также витамины 350-650 мг на 100 г, минералы 5000-7000 мг на 100 г, пигменты, аналогичные природным смешанным каротиноидам 370 мг на 100 г, хлорофилла 1000 мг на 100 г и фикоцианин 14000 мг на 100 г. Сообщается, что фракция природных смешанных каротиноидов спирулины состоит из бета-каротинов, зексантина, эхиненона, бета-криптоксантина, гидроксиэхиненона и других каротиноидов. Существовала возрастающая потребность во всем мире в отношении культивирования спирулины ради ее конечного применения в пищевых и кормовых добавках, нутрицевтиках и косметических средствах. Однако ее интенсивный сине-зеленый цвет и другие органолептические характеристики, такие как вкус и запах, также не настолько приятны и ограничивают ее основное промышленное применение.

Существовало много протоколов культивирования, которые были предложены для получения традиционно доступной спирулины.

CN 121883 относится к выращиванию и размножению сине-зеленых водорослей. Протокол раскрывает способ регуляции и контролирования источника углерода и значения pH при культивировании спирулины. NaHCO₃ или углекислый газ добавляют в культуральную среду для точного контроля pH, для стимуляции роста и размножения сине-зеленых водорослей.

CN 1254012 относится к культивированию пищевой свежей спирулины в неорганических соединениях, содержащих NaHCO₃, при рН 8-11 и температуре воды 25-40°C.

RO 117388 раскрывает мутант Spirulina platensis, выращенный в условиях непрерывного культивирования при использовании среды, содержащей NaHCO₃, NaNO₃ и другие неорганические питательные вещества.

JP 1037281 отражает способ культивирования морских сине-зеленых водорослей с использованием стадий добавления концентрированного фосфата в определенных дозировках к раствору для культивирования, диссоциации избыточных ионов железа и поддержании разъединенного состояния для способствования их росту. Как описывают выше, Na₂CO₃, NaHCO₃, NaH₂PO₄ и другие минеральные соли добавляют в виде питательных веществ. Регулятор рН или буфер добавляют для получения желаемого уровня рН, подходящего для роста водорослей.

AU 2004322412 отражает способ получения биомассы спирулины при рН 6,5 и 8,0 с использованием бикарбоната натрия в диапазоне от 1,2 до 3,0 мас.%/об., содержании азота в диапазоне от 0,1 до 0,3 мас.%/об., фосфора в диапазоне от 0,1 до 0,3 мас.%/об. и калия в диапазоне от 0,1 до 0,3 мас.%/об. в среде на основе морской воды.

Патентные документы, в виде приведенных выше, раскрывают только внесение питательных веществ и стадии получения большего количества биомассы спирулины.

Существовали даже попытки предложения протоколов для избирательного увеличения некоторых из питательных компонентов, таких как железо, селен, гераниум или другие.

CN 1144844 относится к производству богатой железом спирулины с помощью применения железистого метионина.

CN 1092104 раскрывает культивирование спирулины в диоксиде германия и селените натрия для получения спирулины, содержащей германий и селен.

Однако до настоящего времени не было никаких успешных попыток выращивания спирулины или других микроводорослей, в том числе сине-зеленых водорослей с повышенными содержаниями природных смешанных каротиноидов вместе с существенно высокими количествами. Кроме того, не было никаких существенных попыток, сфокусированных на производстве спирулины с визуально приемлемым внешним видом и улучшенными органолептическими характеристиками.

Таким образом, существует неудовлетворенный спрос культивирования микроводорослей, в том числе спирулины и других сине-зеленых водорослей с повышенным содержанием природных смешанных каротиноидов, с визуально приемлемым внешним видом и органолептическими характеристиками.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Объектом данного изобретения является предоставление способа культивирования водорослей с высокой биомассой и высоким содержанием каротиноидов.

Также объектом данного изобретения является предоставление биомассы водорослей с высоким содержанием каротиноидов и углеводов.

В соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения предоставляют способ культивирования золотистых водорослей с высоким содержанием каротиноидов, содержащий стадии культивирования водорослей в среде, содержащей исходно низкую концентрацию углерода и умеренную концентрацию азота, в течение от 5 до 7 дней. Затем повышение концентрации углерода и снижение концентрации азота и культивирование водорослей в течение еще от 5 до 7 дней. После повышения концентрации источника углерода культуральную среду через определенные промежутки времени дополняют органическими питательными веществами с высоким содержанием углерода. Затем культуру собирают для получения водорослей с высоким содержанием каротинодов, имеющих золотисто-желтый цвет.

Используемые для культивирования водоросли выбраны из любого рода сине-зеленых водорослей. Различное соотношение содержания углерода к азоту в среде для культивирования во время культивирования и добавление в среду через определенные промежутки времени цитратных и ацетатных производных повышает образование каротиноида и производит изменение цвета сине-зеленых водорослей в золотисто-желтый.

Другой вариант воплощения изобретения предоставляет сине-зеленые водоросли с высоким содержанием каротиноидов, выращенные путем культивирования указанных водорослей в среде, содержащей исходно низкую концентрацию углерода и высокую концентрацию азота, в течение от 5 до 7 дней. Затем повышение концентрации углерода и снижение концентрации азота и культивирование водорослей в течение еще от 5 до 7 дней. После повышения концентрации источника углерода культуральную среду через определенные промежутки времени дополняют органическими питательными веществами с высоким содержанием углерода. Затем культуру собирают для получения золотисто-желтых водорослей с высоким содержанием каротиноидов, при этом содержание каротиноидов указанных водорослей составляет по меньшей мере 600 мг на 100 г сухой массы клеток. В дополнительных вариантах воплощения изобретения полученные водоросли содержат между 600 мг до 1200 мг на 100 г сухой массы клеток.

Другой вариант воплощения изобретения предоставляет способ получения биомассы водорослей с высоким содержанием каротиноидов, содержащий стадии культивирования водорослей в среде, содержащей исходно низкую концентрацию углерода и умеренную концентрацию азота, в течение от 5 до 7 дней. Затем повышение концентрации углерода и снижение концентрации азота и культивирование водорослей в течение еще от 5 до 7 дней. После повышения концентрации источника углерода культуральную среду через определенные промежутки времени дополняют органическим питательным веществом с высоким содержанием углерода. Затем культуру собирают для получения биомассы водорослей с высоким содержанием каротиноидов.

Другой вариант воплощения изобретения предоставляет биомассу водорослей с высоким содержанием каротиноидов, полученную путем культивирования указанных водорослей в среде, содержащей исходно низкую концентрацию углерода и высокую концентрацию азота, в течение от 5 до 7 дней. Затем повышение концентрации углерода и снижение концентрации азота и культивирование водорослей в течение еще от 5 до 7 дней. После повышения концентрации источника углерода культуральную среду через определенные промежутки времени дополняют органическим питательным веществом с высоким содержанием углерода. Затем культуру собирают для получения биомассы водорослей с высоким содержанием каротиноидов, где содержание каротиноидов в указанной биомассе составляет по меньшей мере 600 мг на 100 г сухой массы клеток. В дополнительных вариантах воплощения изобретения полученные водоросли содержат между 600 мг до 1200 мг на 100 г сухой массы клеток.

Используемый в настоящем изобретении термин "среда с низким содержанием углерода или с умеренным содержанием азота" относится к питательной среде для культивирования, или в жидкой, или в полутвердой форме, содержащей источники углерода в концентрациях от 0,1 до 0,15 г/л; и источник углерода в концентрации от 0,06 до 0,35 г/л; наряду с другими питательными компонентами.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ

Фигура 1 иллюстрирует золотистые водоросли, в виде полученных способом в соответствии с вариантом воплощения изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВОПЛОЩЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

При описании изобретения в отношении различных примеров воплощения изобретения любому среднему специалисту в данной области будет очевидно, что многие модификации, усовершенствования и подкомбинации различных вариантов воплощения, адаптации и изменения могут быть сделаны к изобретению без выхода за пределы существа и объема изобретения.

Один вариант воплощения изобретения предоставляет способ культивирования водорослей с высоким содержанием каротиноидов, содержащий стадии культивирования водорослей в среде, содержащей от 0,1 до 0,15 г/л источника углерода и от 0,06 до 0,35 г/л источника азота в течение от 5 до 7 дней или до развития желтого оттенка у водорослей. Это приводит к росту водорослей вплоть до желаемого уровня. Концентрации хлорофилла и фикоцианина сокращаются. После выращивания водорослей сначала в среде, содержащей исходно низкую концентрацию углерода и умеренную концентрацию азота, концентрацию источника углерода повышают до от 0,2 до 1,5 г/л, в то время как концентрацию источника азота понижают до от 0,005 до 0,03 г/л в среде для культивирования. Затем культуре водорослей предоставляют возможность для роста в течение последующих от 5 до 7 дней. В течение этого периода в культуральную среду через определенные промежутки времени добавляют органическое питательное вещество с высоким содержанием углерода в форме цитратного или ацетатного соединения или их комбинации для повышения образования кародиноидов и увеличения биомассы. Через 12-15 дней водорослевую культуру собирают для получения золотистых водорослей с высоким содержанием каротиноидов в форме биомассы водорослей.

Золотистые водоросли с высоким содержанием каротиноидов изобретения могут быть получены культивированием любых водорослей, которые способны образовывать каротиноиды. Предпочтительно золотистые водоросли с высоким содержанием каротиноидов изобретения получают культивированием сине-зеленых водорослей, таких как Oscillatoria, Spirulina, Nostoc, Phormidium, Aphinozemanon-flos-aquae и Anabaena. В одном варианте воплощения изобретения используемые водоросли выбирают из рода Spirulina. В дополнительном варианте воплощения изобретения используемая спирулина представляет собой S.Platensis.

Автор изобретения наблюдал, что путем варьирования соотношения содержания углерода к азоту в культуральной среде во время культивирования и пополнения среды через определенные промежутки времени с использованием органического соединения с высоким содержанием углерода образование каротиноидов увеличивается в 2-3 раза. Это приводило также к снижению уровня хлорофилла и фикоцианина и производило изменение цвета сине-зеленых водорослей в золотисто-желтый.

Сине-зеленые водоросли, которые могут быть использованы в настоящем изобретении для производства водорослей с высоким содержанием каротиноидов, являются микроскопической природы, принадлежащие к типу Cyanophyta. В предпочтительных вариантах воплощения микроскопические сине-зеленые водоросли, используемые в изобретении, могут быть выбраны из сине-зеленых водорослей, принадлежащих без ограничения к роду Spirulina (Arthrospira), Oscillatoria, Nostoc, Phormidium, Aphinozemanon-flos-aquae и Anabaena.

В одном варианте воплощения изобретения водоросли с высоким содержанием каротинодов, полученные в соответствии с данным изобретением, представляют собой Spirulina. Spirulina, культивированная в соответствии с данным изобретением, может быть выбрана из видов спирулины: S.platensis, S.maxima, S.fusiformis, S. pacifica, S.indica, S.massartii, S.jenneri и S.subsalsa. Предпочтительно в данном изобретении культивированная спирулина с высоким содержанием каротиноидов представляет собой Spirulina platensis.

Инокулят готовят путем получения желаемых видов сине-зеленых водорослей или из естественной среды обитания, или из банка-хранилища или из учреждений, имеющих коллекции водорослей, и культивирования указанных водорослей на подходящей основной питательной среде при оптимальных условиях культивирования для получения желаемой биомассы для использования в способе культивирования изобретения.

В одном варианте воплощения изобретения инокулят готовят из спирулины вида S.platensis. Культуру указанных водорослей выращивают в серийно разведенной 50%-ной концентрации среде Заррука с 1,5% агаром или без 1,5% агара в сосуде для культивирования на 250 мл при диапазоне рН приблизительно 8,60-10,60, интенсивности освещения 02-10 кЛюкс со световой и темновой фазой 12 часов каждая и при перемешивании с периодичностью каждые 2 часа для усиления эффективности фотосинтеза и ускорения роста культуры водорослей.

Затем инокулят переносят в традиционно используемую среду для культивирования для крупномасштабного производства сине-зеленых водорослей. Концентрацию углерода и азота в среде доводят до от 0,1 до 0,15 г/л и от 0,06 до 0,35 г/л соответственно и предоставляют возможность для роста в течение от 5 до 7 дней или до начала развития желтого оттенка у водорослей. Как было бы очевидно специалисту в области крупномасштабного культивирования водорослей, что среда для культивирования может быть приготовлена на пресной воде или на соленой воде.

Через 5-7 дней концентрацию углерода и азота в среде доводят до от 0,2 до 1,5 г/л и от 0,005 до 0,03 г/л соответственно и далее предоставляют возможность роста водорослей в течение последующих от 5 до 7 дней. В течение этого периода в культуральную среду через определенные промежутки времени добавляют органическое питательное вещество с высоким содержанием углерода в форме цитратного или ацетатного соединения или их комбинации для увеличения образования биомассы и каротиноидов в клетках водорослей.

В одном варианте воплощения изобретения среду дополняют цитратными соединениями, выбранными из цитрата железа или цитрата натрия. В другом варианте воплощения изобретения среду дополняют ацетатными соединениями, выбранными из ацетата калия или ацетата натрия. Концентрацию цитратных и ацетатных соединений, используемых в изобретении, приводят в таблице 1.

Таблица 1 Серийный № Соли Мг/литр 1 Цитрат натрия или цитрат железа 0,5-10 2 Ацетат натрия или калия 75-250

Не существует никакого специфического ограничения к системе культивирования, которая может быть использована в данном изобретении для получения водорослей с высоким содержанием каротиноидов, при условии, что система культивирования способна поддерживать эффективность роста и фотосинтеза водорослей. При маломасштабном производстве система культивирования может содержать пробирки, флаконы, колбы, бутыли, ковш, ванну, баки, биореакторы различных типов, или каналы водоемов открытых домиков, или оранжерей, или теплиц емкостью, изменяющейся от 50 мл до 1000 литров. При крупномасштабном производстве система культивирования может быть выбрана из открытых или закрытых цилиндрических контейнеров, резервуаров, биореакторов различных типов или каналов водоемов открытых домиков или оранжерей, или теплиц. Система культивирования в виде указанной выше может быть оснащена устройствами для аэрации, перемешивания, управления светом и температурой.

Дополнительно среду для культивирования дополняют компонентами питательных веществ, выбранных без ограничения из вторичного кислого фосфата калия, сульфата калия, сульфата магния, хлорида кальция, сульфата железа, элементов А5, таких как Mn, Zn, Co, Cu, Mo, хлорид натрия и т.д., которые могут быть необходимы для роста водорослей в виде известных специалистам в данной области.

В соответствии с одним предпочтительным вариантом воплощения данного изобретения среду с низким содержанием углерода и с умеренным содержанием азота описывают в таблице 2.

Таблица 2 Серийный № Соли Мг/л 1. Вторичный кислый фосфат калия 50-200 2. Нитрат натрия или 175-350 Сульфат аммония 60-120 3. Сульфат калия 75-500 4. Сульфат магния 200-350 5. Хлорид кальция 20-50 6. Сульфат железа 10-25 7. Бикарбонат натрия или 100-150 Углекислый натрий   8. Элементы А5 (Mn, Zn, Co, Cu и Mo) Следы 9. Хлорид натрия (неочищенный) 600-6000

Среда в соответствии с данным изобретением может быть приготовлена с применением или пресной воды, или морской воды или их комбинацией.

В соответствии с вариантом воплощения изобретения источник углерода, используемый в данном изобретении, выбран из углекислого натрия или бикарбоната натрия или их комбинации.

В соответствии с дополнительным вариантом воплощения изобретения источник азота, используемый в данном изобретении, выбран из нитрата натрия или сульфата аммония. Однако другие источники азота, которые способствуют росту сине-зеленых водорослей, также могут быть использованы в целях настоящего изобретения.

В соответствии с одним предпочтительным вариантом изобретения, среду с высоким содержанием углерода и низким содержанием азота описывают в таблице 3.

Таблица 3 Серийный № Соли Мг/л 1. Вторичный кислый фосфат калия 50-200 2. Нитрат натрия или 15-30 Сульфат аммония 5-15 3. Сульфат калия 75-500 4. Сульфат магния 200-350 5. Хлорид кальция 20-50 6. Сульфат железа 10-25 7. Бикарбонат натрия или Углекислый натрий 200-1500 8. Элементы А5 (Mn, Zn, Со, Cu и Mo) Следы 9. Хлорид натрия (неочищенный) 600-6000

На протяжении всего процесса культивирования температуру культуры водорослей поддерживают в диапазоне между от 6 до 36 градусов Цельсия. В соответствии с предпочтительным вариантом изобретения температуру поддерживают предпочтительно в диапазоне от 26 до 30 градусов Цельсия. Культуру подвергают облучению видимым светом приблизительно 1-100 кЛюкс, предпочтительно в диапазоне от 40 до 60 кЛюкс. рН культуры поддерживают в диапазоне от 7,8 до 10,8, предпочтительно рН поддерживают в диапазоне от 9,2 до 9,6 аэрацией с использованием CO₂. Для высвобождения выделенного кислорода, обеспечения оптимума поглощения питательных веществ и для обработки культуры оптимальной освещенностью, культуру перемешивают вручную или механически при 5 об./мин или более, предпочтительно при 12-16 об./мин. Глубину системы культивирования поддерживают при 5 см или более, предпочтительно от 12 до 16 см, для притока положительного влияния на рост биомассы водорослей, для получения более высокого выхода каротиноидов.

Способ может быть осуществлен или во время серийного производства, или во время непрерывной фазы путем повторения вышеуказанного способа культивирования в среде с низким содержанием углерода и с умеренным содержанием азота, с последующим добавлением среды с высоким содержанием углерода и низким содержанием азота и дальнейшим добавлением через определенные промежутки времени цитратных и ацетатных соединений.

Водоросли с высоким содержанием каротиноидов собирают с применением любого рода традиционных способов, предпочтительно пропусканием через нейлоновую или тканевую сетку 100-150 меш. рН собранной биомассы спирулины с высоким содержанием каротиноидов находится в диапазоне от 9,6 до 10,8. Для снижения рН водорослей с высоким содержанием каротиноидов биомассу промывают достаточным количеством воды; предпочтительно кислой водой для вымывания приставших солей и рН доводят до нейтрального значения или приблизительно 7,0.

В зависимости от конечного применения водоросли могут быть превращены в сухую форму путем подвержения сырой биомассы высушиванию подходящими способами, такими как сушка на солнце, распылительная сушка, высушивание в сушильном шкафу, сушка в барабанной сушилке, сушка горячим воздухом или лиофильная сушка.

Водоросли с высоким содержанием каротиноидов, или биомасса, полученная с использованием данного изобретения или в сырой, или в сухой форме, может быть упакована предпочтительно в вакууме или барботирована с помощью газообразного азота в подходящем упаковочном материале, непроницаемом для света, воздуха и влаги, и может храниться при температуре приблизительно 4-28 градусов Цельсия.

Водоросли, полученные с помощью данного изобретения, содержат по меньшей мере 600 мг смешанных каротиноидов на 100 г сухой клеточной биомассы или более.

Водоросли с высоким содержанием каротиноидов изобретения в дополнение к повышению уровней смешанных каротиноидов также имеют кардинально высокое содержание углеводов, в диапазоне 40000-60000 мг на 100 г сухой клеточной биомассы.

Водоросли, выращенные с использованием способа изобретения, имеют уровни смешанных каротиноидов от 2 до 3 раз более высокие, чем встречающиеся в природе водоросли или водоросли, культивируемые традиционным способом, и служат в качестве эффективного источника природных смешанных каротиноидов. Осуществление изобретения означает, что уровни хлорофилла и фикоцианина визуально улучшают внешний вид и органолептические характеристики водорослей по сравнению с водорослями, встречающимися в природе, и культивируемыми традиционным способом сине-зелеными водорослями, имеющими непривлекательный внешний вид и органолептические характеристики. Кроме того, осуществление расширяет его область использования в области кормовых и пищевых добавок, нутрицевтиков, косметических средств и других промышленных применений. При описании изобретения в отношении различных примеров воплощения изобретения любому среднему специалисту в данной области будет очевидно, что многие модификации, усовершенствования и подкомбинации различных вариантов воплощения, адаптации и изменения могут быть сделаны к изобретению без выхода за пределы существа и объема изобретения.

ПРИМЕРЫ

Пример 1

Золотистые водоросли Spirulina platensis с высоким содержанием каротиноидов: Для получения Spirulina platensis с высоким содержанием каротиноидов использовали препарат инокулята. Инокулят готовили в стерильных условиях культивированием трихом Spirulina platensis в питательной среде Заррука 50%-ной концентрации с 0,75-1,5% агаром, имеющей рН 9,5 при световом режиме 12:12 часов темновой и световой фаз при освещенности 2-10 кЛюкс, при температуре от 28 до 32°C. Полученный таким образом инокулят дополнительно растили в питательной среде Заррука 50%-ной концентрации с начальным рН от 9 до 9,5 и при освещенности 2-10 кЛюкс с темновой и световой фазой 12 часов с частыми перемешиваниями, равномерными перемешиваниями питательных веществ культуры для лучшей фотосинтетической активности и достижения достаточного нарастания инокулята.

Указанную выше спирулину использовали в виде инокулята для данного изобретения. 20 литров инокулята Spirulina platensis культивировали в бассейне 2×2, имеющем глубину 12-16 см на протяжении приблизительно от 5 до 7 дней в среде с низким содержанием углерода и с умеренным содержанием азота, содержащей компоненты, как описано здесь ниже:

Серийный № Соли Мг/литр 1. Вторичный кислый фосфат калия 50 2. Нитрат натрия 300 3. Сульфат калия 75 4. Сульфат магния 200 5. Хлорид кальция 20 6. Сульфат железа 10 7. Бикарбонат натрия 150 8. Элементы А5 (Mn, Zn, Co, Cu и Mo) Следы 9. Хлорид натрия (неочищенный) 600

Среду с низким содержанием углерода и с умеренным содержанием азота добавляли в интервале времени приблизительно 2-3 дня. Культуре предоставляли возможность для роста при температуре в диапазоне 26-36°C, освещенности 10-80 кЛюкс и перемешивании через равные промежутки времени приблизительно 1-2 часа во время световой фазы. В конце периода культивирования, указанного от 5 до 7 дней, трихомы спирулины выглядели длинными, полувсплывающими с видимым слизистым секретом, были унылого коричневато-зеленого цвета с глубоким желтоватым оттенком.

Затем концентрацию углерода и азота повышали для обеспечения культуры Spirulina platensis, в виде выращенной выше, средой с высоким содержанием углерода и низким содержанием азота, содержащей нижеследующие компоненты, в течение периода времени от 5 до 7дней, содержащей:

Серийный № Соли Мг/литр 1. Вторичный кислый фосфат калия 50 2. Нитрат натрия 15 3. Сульфат калия 75 4. Сульфат магния 200 5. Хлорид кальция 20 6. Сульфат железа 10 7. Бикарбонат натрия 1500 8. Элементы А5 (Mn, Zn, Co, Cu и Mo) Следы 9. Хлорид натрия (неочищенный) 600

Температуру среды для культивирования поддерживали в диапазоне 16-36°C. Культуре предоставляли возможность роста при интенсивности света 1-100 кЛюкс. После роста в среде с высоким содержанием углерода и низким содержанием азота трихомы Spirulina platensis выглядели длинными, с минимальной всплываемостью с видимым слизистым секретом и золотисто-желтого цвета.

Затем, указанную выше культуру спирулины, через определенные промежутки времени снабжали цитратными и ацетатными соединениями, как описывают ниже:

Серийный № Соли Мг/литр 1 Цитрат железа 05 2 Ацетат натрия 150

pH культуры доводили пропусканием углекислого газа (СO₂) на уровне 5% в барботируемом воздухе. Температуру поддерживали в диапазоне 16-36°C.

Освещенность составляла 10-80 кЛюкс. Культуру водорослей подвергали перемешиванию через определенные промежутки времени. Трихомы спирулины выглядят длинными, с минимальной всплываемостью и с видимым слизистым секретом. Культура водорослей приобретала насыщенный золотисто-желтый цвет.

Полученная биомасса золотистой спирулины с высоким содержанием каротиноидов составляла приблизительно 0,75 г/л. Спирулина содержала природные смешанные каротиноиды 880 мг на 100 г сухой биомассы клеток.

Золотистая спирулина с высоким содержанием каротиноидов, в дополнение к повышению уровней смешанных каротиноидов, также демонстрировала абсолютное повышение содержания углеводов с 43600 мг на 100 г сухой биомассы клеток.

Изобретение относится к культивированию сине-зеленых микроскопических водорослей рода Spirulina с образованием водорослей желто-золотистого цвета с высоким содержанием каротиноидов. Способ предусматривает культивирование водорослей рода Spirulina в культуральной среде, содержащей от 0,1 до 0,15 г/л соединения, содержащего углерод как источник углерода, и от 0,06 до 0,35 г/л соединения, содержащего азот как источника азота, в течение от 5 до 7 дней. После чего концентрации источника углерода повышают от 0,2 до 1,5 г/л, а концентрации источника азота снижают от 0,005 до 0,03 г/л и культивирование продолжают в течение последующих от 5 до 7 дней. После чего периодически в культуральную среду добавляют цитратное соединение в количестве от 0,5 мг/л до 10 мг/л или ацетатное соединение в количестве от 75 мг/л до 250 мг/л, или их комбинации. Осуществляют сбор полученных желто-золотистых микроскопических водорослей рода Spirulina с высоким содержанием каротиноидов. Полученные водоросли содержат по меньшей мере 600 мг/г сухой массы клетки смешанных каротиноидов. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 1 ил., 6 табл., 1 пр.

1. Способ культивирования сине-зеленых микроскопических водорослей рода Spirulina с образованием водорослей желто-золотистого цвета с высоким содержанием каротиноидов, содержащий стадии
а) культивирования микроскопических водорослей рода Spirulina в культуральной среде, содержащей от 0,1 до 0,15 г/л соединения, содержащего углерод, как источник углерода и от 0,06 до 0,35 г/л соединения, содержащего азот, как источник азота, в течение от 5 до 7 дней;
b) повышения концентрации источника углерода от 0,2 до 1,5 г/л и снижения концентрации источника азота от 0,005 до 0,03 г/л в культуральной среде после завершения стадии (а) и культивирование микроскопических водорослей рода Spirulina в течение последующих от 5 до 7 дней;
с) периодического добавления в культуральную среду органического питательного вещества с высоким содержанием углерода, который выбирают из цитратного соединения в количестве от 0,5 мг/л до 10 мг/л, вещества, ацетатного соединения в количестве от 75 мг/л до 250 мг/л, или их комбинации после стадии (b);
d) сбора микроскопических водорослей рода Spirulina, полученных на стадии (с).

2. Способ по п.1, в котором используемые в культивировании водоросли рода Spirulina выбраны из видов Spirulina platensis, Spirulina maxima, Spirulina fusiformis, Spirulina pacifica, Spirulina indica, Spirulina massartii, Spirulina jenneri и Spirulina subsala.

3. Способ по п.2, в котором водоросли рода Spirulina выбраны из вида Spirulina platensis.

4. Способ по п.1, в котором источник углерода выбран из углекислого натрия, бикарбоната натрия или их комбинации.

5. Способ по п.1, в котором источник азота выбран из нитрата натрия, сульфата аммония или их комбинации.

6. Способ по п.1, в котором цитратное соединение представляет собой цитрат железа.

7. Способ по п.1, в котором цитратное соединение представляет собой цитрат натрия.

8. Способ по п.1, в котором ацетатное соединение представляет собой ацетат калия в диапазоне от 75 мг/л до 250 мг/л.

9. Способ по п.1, в котором ацетатное соединение представляет собой ацетат натрия, взятый в количестве от 75 мг/л до 250 мг/л.

10. Способ по п.1, в котором культуральная среда дополнительно содержит вторичный кислый фосфорно-кислый калий, сульфат калия, сульфат магния, хлорид кальция, сульфат железа, элементы А5, в том числе соли Mn, Zn, Co, Сu, Мо и хлорид натрия.

11. Способ по п.1, в котором стадии а), b) и с) выполняют при температуре в диапазоне от 6 до 36°С.

12. Способ по п.1, в котором стадии а), b) и с) выполняют при интенсивности света в диапазоне от 1 до 100 кЛюкс.

13. Способ по п.1, в котором стадии а), b) и с) выполняют при значении рН в диапазоне от 8,2 до 10,8.

14. Способ по п.1, в котором глубина культуральной среды составляет по меньшей мере 5 см.

15. Желто-золотистые микроскопические водоросли рода Spirulina с высоким содержанием каротиноидов, полученные способом по пп.1-14, где микроскопические водоросли содержат по меньшей мере 600 мг/г сухой массы клетки смешанных каротиноидов.

16. Желто-золотистые микроскопические водоросли рода Spirulina с высоким содержанием каротиноидов, полученные способом по п.15, где микроскопические водоросли содержат смешанные каротиноиды в диапазоне от 600 мг до 1200 мг/100 г сухой массы клеток.

17. Желто-золотистые микроскопические водоросли рода Spirulina с высоким содержанием каротиноидов, полученные по п.15, дополнительно имеющие содержание углеводов 40000-60000 мг на 100 г сухой массы клеток.

18. Желто-золотистые микроскопические водоросли рода Spirulina с высоким содержанием каротиноидов, полученные по п.15, где желто-золотистые микроскопические водоросли рода Spirulina культивируют из сине-зеленых водорослей Spirulina.

19. Желто-золотистые микроскопические водоросли рода Spirulina с высоким содержанием каротиноидов, полученные по п.18, где желто-золотистые микроскопические водоросли представляют собой микроскопические водоросли рода Spirulina вида platensis.