ПИТАТЕЛЬНАЯ СРЕДА ЛЮКА ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРОВОДОРОСЛЕЙ Российский патент 2015 года по МПК C12N1/12 

Изобретение относится к области биотехнологии. Предлагается альгоизбирательная питательная среда с бактерицидными, фугинцидными и антивирусными свойствами для культивирования на ней микроводорослей в большом количестве в короткие сроки.

Известно, что для культивирования микроводорослей используют различные питательные среды. Например, среды Тамия и Болда [Гайсина Л.А. Современные методы выделения и культивирования водорослей / Л.А. Гайсина, А.И. Фазлутдинова, P.P. Кабиров // Учебное пособие. - 2008. - 151 с.] (см. Таблицы 1, 2).

Таблица 1 Среда Тамия: (г/л, применяется в различных разведениях для зеленых водорослей): Компонент Маточный раствор (г/л дистиллированной воды) Используемое количество (мл) Макроэлементы KNO₃ 5   FeSO₄·7H₂O 0,003   MgSO₄·7H₂O 2,5   KH₂PO₄ 1,25   ЭДТА 0,037 Раствор микроэлементов 1 ZnSO₄·4H₂O 0,222   MnCl₂·4H₂O 1,81   MoO₃ 176,4 мг/10 л   Н₃ВО₃ 2,86   NH₄VO₃ 229,6 мг/10 л  

В 999 мл дистиллированной воды необходимо добавить макроэлементы и по 1 мл каждого раствора микроэлементов, затем автоклавировать.

Таблица 2 Питательная среда Болда [1]: Компонент Маточный раствор (г/л дистиллированной воды) Используемое количество (мл) Концентрация в конечной среде (моль) Макроэлементы NaNO₃ 25 10 2,94×10^-3 CaCl₂·2H₂O 2,5 10 1,70×10^-4 MgSO₄·7H₂O 7,5 10 3,04×10^-4 K₂HPO₄ 7,5 10 4,31×10^-4 KH₂PO₄ 17,5 10 1,29×10^-4 NaCl 2,5 10 4,28×10^-4

Щелочной раствор ЭДТА 1   ЭДТА 50   1,71×10^-4 KOH 31   5,53×10^-4 Кислый раствор железа 1   FeSO₄ 4,98   1,79×10^-5 H₂SO₄   1   Раствор Бора 1   Н₃ВО₃ 11,42   1,85×10^-4 Раствор микроэлементов 1   ZnSO₄·7H₂O 8,82   3,07×10^-5 MnCl₂·4H₂O 1,44   7,28×10^-6 MoO₃ 0,71   4,93×10^-6 CuSO₄·5H₂O 1,57   6,29×10^-6 Со (NO₃)₂·6H₂O 0,49   1,68×10^-6

В 936 мл дистиллированной воды необходимо добавить по 10 мл раствора каждого из 6 макроэлементов и по 1 мл каждого раствора микроэлементов, затем автоклавировать. pH конечного раствора - 6,6.

Недостатком является то, что процесс приготовления данных сред трудоемок и требует значительных затрат времени, т.к. вышеуказанные среды содержат большое количество необходимых для роста и развития водорослей макро- и микроэлементов, которые группируются в зависимости от химических свойств в отдельные маточные растворы, и используются по мере надобности. При хранении маточных растворов возможно их инфицирование, что требует приготовление новых и увеличивает ресурсо- и энергозатраты на выращивание водорослей. Кроме того, на вышеуказанных средах длительные сроки культивирования водорослей или при коротких сроках культивирования низкий выход биомассы. Также, во избежание инфицирования питательной среды требуется ее стерилизация, что не совсем удобно при приготовлении большого объема.

Задачей изобретения является создание нового состава питательной среды.

Технический результат заключается в оптимизации состава питательной среды и в упрощении технологического процесса ее приготовления.

Технический результат достигается тем, что в питательной среде Люка для культивирования микроводорослей, содержащей воду, согласно изобретению в состав входит водопроводная вода, минеральный ионит «Ionsorb™», стабилизированный гашенной известью и минеральным ионитом «Ionsorb™» куриный помет при следующем соотношении компонентов:

водопроводная вода - 99,75%;

минеральный ионит «Ionsorb™» - 0,2%;

стабилизированный гашенной известью и минеральным ионитом «Ionsorb™» куриный помет - 0,05%.

В состав заявленной питательной среды входит:

1. «Ionsorb™» - минеральный ионит, получаемый из комплекса алюмосиликатов, по авторской технологии /Премия Роснедра и РосГео: «за достижения в решении фундаментальных и прикладных проблем геологии», за 2010 г./, на собственном уникальном месторождении. Ионосорбы или ионообменные сорбенты - твердые, практически нерастворимые вещества природного происхождения, способные к ионному обмену, обычно имеющие длительный срок службы. Минеральный ионит включает в себя следующий состав компонентов - ((K,Ca,Na)_0,84(Al_0,47Fe_0,66Mg_0,40)(SiAl)₄O₁₀(OH)₂). Ионосорбы и продукты на их базе могут использоваться в следующих областях: городскими службами и ЖКХ (для очистки и смягчения жесткости питьевой воды, для очистки дождевых стоков, для очистки городских водоемов, прудов и рек от тяжелых металлов и нефтепродуктов, на городских свалках, полигонах и местах хранения городского мусора и ТБО в качестве подстилающего грунта, для дезактивации илов очистных сооружений и мн. др.), промышленностью (для очистки промышленных водостоков, для смягчения и очистки воды всех типов от дохимикатов, радионуклидов и тяжелых металлов, для быстрого устранения последствий масляных и топливных разливов, для реабилитации загрязненного нефтехимией грунта мн. др.), МЧС (при тушении лесных и торфяных пожаров, для дезактивации воды и почвы с повышенной радиоактивностью, для быстрого устранения последствий нефтяных разливов и реабилитации загрязненных нефтехимией грунтов, для дезактивации химически зараженных территорий, для очистки вод, пострадавших от действия ядохимикатов), сельским хозяйством (для восстановления плодородного слоя почв сельхоз назначения и рекультивации агроландшафтов, для защиты грунтовых и поверхностных вод от действия химических удобрений, пестицидов и гербицидов, для увеличения урожайности всех видов сельскохозяйственных культур; при производстве кормовых добавок, для ускоренной переработки куриного помета и свиного навоза, с сохранением большого количества полезных элементов, как сорбент минерализатор воды Акваионит, позволяет улучшить качество питьевой воды для животных, как санитарная подстилка для животных (Петсорб) и мн. др.), лесным хозяйством (как капсулы для семян (саженцев), для скорейшего заселение гарей и мест лестных пожаров, для создания негорючей полосы - превентивная защита полей, лесов, поселений экологическим покрытием, как минерализатор воды, для повышения эффективности при тушении пожаров с самолетов, как защитная обмазка стволов деревьев от солнечных ожогов и вредителей), экологическими службами (для перевода органических и скоропортящихся отходов в стабилизированные продукты (корма, удобрения), для создания оазисов в пустынях, каменистых, солевых и техногенных зонах, для создания искусственных грунтов и почв, для создания ветро- и солнцезащитных барьеров; для очистки больших водоемов, болот, топей от нефтяных загрязнений и мн. др.), строительством (для изготовления эффективных, экологически безопасных покрытий (красок, штукатурки, лаков), как экологический наполнитель для наливных полов, для МДФ плит и прочих строительных материалов, использующих полимерные смолы, для сорбции фенолов и прочих опасных и летучих веществ, при производстве добавок для специальных бетонов и мн. др.), медициной и косметологией (для активация процессов регенерации клеток; для восстановления сил после изнурительных тренировок и соревнований, для восстановления костного состава (при переломах, вывихах, трещинах) и мышечной ткани, для выведения продуктов распада антибиотиков, наркотиков и алкоголя и мн. др.).

2. Водопроводная вода. Для улучшения качественной характеристики воды добавляется «Ionsorb™» в соотношении водопроводная вода от 96% до 98%: минеральный ионит от 2% до 4%. Отстаивается в течение 40-60 минут.

3. Стабилизированный куриный помет, стабилизация помета проводится в 2 стадии:

- обработка помета - 3,5-5% от массовых показателей негашеной извести. Затем перемешивание в течение 20-30 минут;

- в обработанный куриный помет добавляют минеральный ионит «Ionsorb™» в количестве 3,5-5% от массовых показателей и перемешивают в течение 20-30 минут.

Полученную смесь соединяют с водопроводной водой (в соотношении 0,25% обработанного куриного помета совместно с минеральным ионитом «Ionsorb™» к 99,75% табл.3).

Питательная среда Люка, для культивирования микроводорослей включает в себя минеральный ионит «Ionsorb™», водопроводную воду и стабилизированный куриный помет. Данное комплексное вещество применяют вместо основных макро- и микроэлементов, входящих в состав питательных сред Болда и Тамия.

Для экспериментов «Ionsorb™» был любезно предоставлен фирмой-производителем ООО «Технопарк». Производство налажено в Бондарском районе Тамбовской области вблизи месторождения.

Пример 1. Проведен подбор и расчет оптимального количества компонентов питательной среды для приготовления водорослей (см. Таблицу 3). В питательную среду добавляли по 50 мл одноклеточной зеленой водоросли с титром клеток -10⁹. Режим - освещение фитолампой OSRAM L 18W/77, аэрирование компрессором Tetratec APS 400, температура - комнатная. Продолжительность опыта - 18 суток.

Таблица 3 Среда Вода водопроводная, л «Ionsorb™», г Стабилизированный куриный помет, г Число клеток водорослей, X 10⁹/дм³ Биомасса, мг/дм³ I 18 45 9,0 6,5 327±95

II 18 4,5 0,9 0,8 61±23 III 18 45 не добавляли 0,01 1±0,8 IV 18 4,5 не добавляли 0 0

Как видно из Таблицы 3, наибольший прирост биомассы происходит в среде I. Для проведения дальнейших опытов был выбран состав питательной среды I (питательная среда Люка).

Пример 2. Готовится среда Люка и среда Тамия по 18 литров. Среды не стерилизуются. Для того, чтобы среда Тамия не инфицировалась, в нее вводится минеральный ионит - 0,001% от объема воды. Используется одноклеточная эустигматовая водоросль Eustigmatos magna №7 (2009 г.) (коллекция Института биологии Коми НЦ УрО РАН, отв. Е.Н. Патова) - 50 мл (титр клеток 10⁹).

Режим - освещение фитолампой OSRAM L 18W/77, аэрирование компрессором Tetratec APS 400, температура - комнатная. Продолжительность опыта - 18 суток.

Результаты опыта показаны в Таблице 4.

Таблица 4 Питательная среда Eustigmatos magna №7 (2009 г.) Число клеток водорослей, X 10⁹/дм³ Биомасса, мг/дм³ Тамия 0,8 97,0 Люка 6,0 311,0

Прирост биомассы на среде Люка превышает в 3 раза прирост биомассы на среде Тамия. Число клеток водорослей в 7,5 раз больше. При микроскопировании, кроме клеток водорослей, других микроорганизмов не обнаружено, что говорит об отсутствии инфицированности среды.

На основании полученных данных можно сделать вывод, что среда Люка на основе «Ionsorba™» сокращает сроки роста и повышает выход биомассы водорослей, а также обладает бактерицидными, фугинцидными и антивирусными свойствами.

За счет исключения приготовления маточных растворов технология приготовления среды значительно упрощается, а выход биомассы увеличивается, что существенно снижает ресурсо- и энергозатраты. При помощи питательной среды Люка можно приготовить водоросли в значительном количестве для использования их в полупромышленных и промышленных экспериментах и технологиях.

Изобретение относится к биотехнологии. Питательная среда для культивирования микроводорослей содержит минеральный ионит «Ionsorb™», стабилизированный куриный помет и водопроводную воду в заданном соотношении компонентов. Изобретение позволяет повысить выход биомассы микроводорослей и упросить способ приготовления питательной среды. 4 табл.

Питательная среда для культивирования микроводорослей, содержащая воду, отличающаяся тем, что в состав входит водопроводная вода, минеральный ионит «Ionsorb™» и стабилизированный гашенной известью и минеральным ионитом «Ionsorb™» куриный помет при следующем соотношении компонентов:
водопроводная вода - 99,75%;
минеральный ионит «Ionsorb™» - 0,2%;
стабилизированный гашеной известью и минеральным ионитом «Ionsorb™» куриный помет - 0,05%.