Способ культивирования хлореллы Советский патент 1988 года по МПК C12N1/12 A01H13/00 

со 00 Is:

00

Изобретение относится к промышленной микробиологии и может быть применено для культивирования фото- автотрофных водорослей, например хлореллы.

Цель изобретения - увеличение выхода и удешевление процесса.

Поставленная цель достигается тем, что питательная схема для культивирования хлореллы, содержащая азотно-кислый калий, однозамещенный фосфорно-кислый калий и картофельное сырье, в качестве картофельного сырья содержит фильтрат жидких отходов, образуемых при варке и бланши- ровке картофеля, при следующем соотношении компонентов, г/л:

Азотно-кислый калий 0,2-0,5 Однозамещенный фосфорно-кислый калий 0,06-0,12 Фильтрат жидких отходов, образуемых при варке и бланшировке

Приготовленную таким образом питательную среду переливают в сосуды и засевают маточной культурой Chlorella vulgaris в таком количестве, чтобы исходная концентрация составляла 10-10 клеток/мл суспензии. Культивирование микроводоросли ведут при 22-24°С, освещенности 4-5 тыс. лк и

чередовании светового и темнового периодов 12:12 ч. В течение светового периода культуру перемешивают. Выход биомассы хлореллы составляет 4,22- 4,52 г/л сухой биомассы или 186,0193,7 млн.клеток/МП суспензии.

Пример 1, Для приготовления фильтрата жидкие отходы, образуемые при варке и бланшировке картофеля, направляют в емкости, отстаивают в

течение 30 мин, после чего надосадоч- ную жидкость сливают и пропускают через фильтр с получением фильтрата с концентрацией сухих веществ 1%. В 100 мл полученного фильтрата

Изобретение относится к области промышленной микробиологии. Целью изобретения является повышение прироста биомассы хлореллы при одновременном снижении энергозатрат на ее культивирование и удешевление биомассы. Способ состоит в том, что хлореллу выращивают на питательной среде, содержащей минеральные соли и жидкие отходы, образующиеся при варке и бланшировке картофеля на картофеле- перерабатывающих предприятиях, с содержанием сухих веществ 1-1,5%, при следующем соотношении компонентов, г/л: азотно-кислый калий 0,2-0,5, однозамещенный фосфорно-кислый калий 0,06-0,12, фильтрат жидких отходов, образующихся при варке и бланшировке картофеля, остальное, а культивирование ведут при освещенности 4 - 5 тыс.лк. Способ позволяет получить суспензию хлореллы с плотностью 193,75 млн. клеток/мл (сухая биомасса 4,52 г/л) при освещенности 4 - 5 тыс.лк. 3 табл. сл

картофеля

Остальное до 1 л 25 жидких отходов вносят 0,5 г азотноПри этом фильтрат жидких отходов, образуемых при варке и бланшировке картофеля, содержит 1-1,5% сухих веществ.

Фильтрат указанных жидких отходов имеет следующий физико-химический состав: углеводы растворимые 0,016- 0,024, крахмал 0,69-1,035, минеральные вещества 0,027-0,041, азотистые вещества 0,016-0,024, белок 0,18-0,27 клетчатка 0,033-0,006, жиры 0,004- 0,006, прочие 0,016-0,024,

Культивирование осуществляют при освещенности 4-5 тыс, лк.

Предлагаемую питательную среду готовят следуюш,им образом.

Для приготовления фильтрата жидкие отходы, образуемые при варке и бланшировке картофеля, направляют в емкости, отстаивают в течение 20- 30 мин, после чего надосадочную жидкость отфильтровывают с получением фильтрата с концентрацией сухих веществ 1-1,5%,

В 100 мл полученного фильтрата вносят 0,2-0,5 г азотно-кислого калия и 0,06-0,12 г однозамещенного фосфорно-кислого калия и тщательно перемешивают, после чего доливают указанный фильтрат до общего объема 1 л и подвергают дробной стерилизаци 3 раза через сутки при 0,2 атм в течение 30 мин.

кислого калия и 0,06 г однозамещенно- го фосфорно-кислого калия и тщательно перемешивают, после чего доливают указанный фильтрат до общего объема 1 л и подвергают дробной стерилизации 3 раза через сутки при 0,2.атм в течение 30 мин.

Приготовленную таким образом питательную среду переливают в сосуды и засевают маточной культурой Chlorella vulgaris в таком количестве, чтобы исходная концентрация составляла 10 х10 кл/мл суспензии. Культивирование

микроводоросли ведут при 22 С, освещенности 4 тыс, лк и чередовании светового и темнового периодов 12:12 ч. В течение светового периода культуру перемешивают воздухом. Выход биомассы составляет 4,22 г/л при 186,0

10 клеток/мл суспензии.

Пример 2, Для приготовления фильтрата жидкие отходы, образуемые при варке и бланшировке картофеля, направляют в емкости, отстаивают в

течение 25 мин, после чего надосадочную жидкость сливают и пропускают через фильтр с получением фильтрата с концентрацией сухих веществ 1,3%. В 100 мл полученного фильтрата

жидких отходов вносят 0,2 г азотнокислого калия и 0,12 г однозамещенного фосфорно-кислого калия и тщательно перемешивают, после чего указанный фильтрат доливают до общего объема

31373728

и подверг нют дробной стерилизатеза vu ис Ю ро ме

ции 3 раза через сутки при 0,2 атм в течение 30 мин.

Приготовленную таким образом питательную среду переливают в сосуды и засевают маточной культуройChlorel 1а vulgaris в таком количестве, чтобы исходная концентрация составляла 10-10 клеток/мл суспензии. Культивирование микроводоросли ведут при 23 С, освещенности 4,5 тыс.лк и чередовании светового и темнового периодов 12:12 ч. В течение светового периода культуру перемешивают. Выход биомассы составляет 4,39 г/л или 188,25-10 клеток/мл суспензии. . :: Пример 3. Для приготовления фильтрата жидкие отходы, образуемые при варке и бланшировке картофеля, направляют в емкости, отстаивают в течение 20 мин, после чего надосадоч ную жидкость сливают и пропускают через фильтр с получением фильтрата с концентрацией сухих веществ 1,5%.

В 100 мл полученного фильтрата жидких отходов вносят 0,3 г азотнокислого калия и 0,08 г однозамещенно- го фосфорно-кислого калия и тщательно перемешивают, после чего доливают указанный фильтрат до общего объема 1 л и подвергают дробной стерилизации 3 раза через сутки при 0,2 атм в течение 30 мин.

Приготовленную таким образом питательную среду переливают в сосуды и засевают маточной культурой Chlorel- 1а vulgaris в таком количестве,чтобы исходная концентрация составляла 10-10 клеток/мл суспензии. Культивирование микроводоросли ведут пои температуре 24°С, освещенности. 5 тыс. лк. и чередовании светового и темнового периодов 12:12 ч. В течение светового периода культуру перемешивают. Выход биомассы составляет 4,52 г/л или 193,75 суспензии.

10 клеток/мл сусПример 4. В 100 мл полученного 1,5%-ного фильтрата жидких отходов вносят 0,1 г азотно-кислого калия и 0,12 г однозамещенного фосфорно-кислого калия и тщательно перемешивают, после чего доливают указанный фильтрат до общего объема 1 л и подвергают дробной стерилизации 3 раза через сутки при 0,2 атм в течение 30 мин.

Приготовленную таким образом питательную среду переливают в сосуды и засевают маточной культурой Chlorella vulgaris в таком количестве, чтобы исходная концентрация составляла 10 Ю клеток/мл суспензии. Культивирование микроводоросли ведут по примеру 3. Выход биомассы составляет

0

5

5

0

0

3,97 г/л или 170,25-10 клеток/мл суспензии.

Пример 5.В 100 мл полученного 1,3%-ного фильтрата жидких отходов, образуемых при варке и блан5 щиров-ке картофеля, вносят 0,6 г

азотно-кислого калия и 0,1 г однозамещенного фосфорно-кислого калия и тщательно перемешивают, после чего доливают указанный фильтрат до общего объема 1 л и подвергают дробной стерилизации 3 раза через -сутки при 0,2 атм в течение 30 мин.

Приготовленную таким образом питательную среду переливают в сосуды и засевают маточной культурой Chlorella vulgaris в таком количестве, чтобы исходная концентрация составляла 1010 клеток/мл суспензии. Культивирование микроводоросли ведут по примеру 3. Выход биомассы составляет 4,48 г/л или 192-10 клеток/мл суспензии.

Пример 6. В 100 мл 1,3%-ного фильтрата жидких отходов, образуемых при варке и бланшировке картофеля, вносят 0,5 г азотно-кислого калия и 0,05 г однозамещенного фосфорно-кислого калия, тщательно перемешивают, после чего доливают указанный фильтрат до общего объема 1 л и подвергают дробной стерилизации 3 раза через сутки при 0,2 атм в течение 30 мин.

Засев маточной культуры Chlorella

ц vulgaris на приготовленную питательную среду и культивирование микроводоросли осуществляют по примеру 2. Выход биомассы составляет 4,01 г/л или 172,0-10 клеток/мл суспензии.

0

Пример 7. В 100 мл 1,5%-ного фильтрата жидких отходов, образуемых при варке и бланшировке картофеля, вносят 0,5 г азотно-кислого калия и 0,13 г однозамещенного фосфорнокислого калия, тщательно перемешивают, после чего доливают указанный фильтрат до общего объема 1 л и подвергают дробной стерилизации 3 ра13атм в течение

за через сутки при 0,2 30 мин.

Засев маточной культуры Chlorella vulgaris на приготовленную питательную среду и культивирование микроводоросли осуществляют по примеру 3. Выход биомассы составляет 4,46 г/л или 191,25-10 клеток/мл суспензии.

Пример 8. В 100 мл 0,09%-но- о лагаемых количествах, является опти

го фильтрата жидких отходов, образуемых при варке и бланшировке картофеля, вносят 0,5 г азотно-кислого калия и 0,12 г однозамещенного фосфор- но-кислого калия, тщательно перемеши вают, после чего доливают указанный фильтрат до общего объема 1 л и подвергают дробной стерилизации 3 раза через сутки при 0,2 атм в течение 30 мин.

Засев маточной культуры Chlorella vulgaris на приготовленную питательную среду и культивирование микроводоросли осуществляют по примеру 1. Выход биомассы составляет 3,76 г/л или 161,12-10 клеток/мл суспензии.

Пример 9. В 100 мл 1,6%-но- го фильтрата жидких отходов образуемых при варке и бланшировке картофеля, вносят 0,5 г азотно-кислого кали и 0,12 г однозамещенного фосфорнокислого калия, тщательно перемешиваю после чего доливают указанный фильтрат до общего объема 1 л и подвергают дробной стерилизации 3 раза через сутки при 0,2 атм в течение 30 мин.

Засев маточной культуры Chlorella vulgaris на приготовленную питательную среду и культивирование микроводоросли осуществляют по примеру 3. Выход биомассы составляет 4,08 г/л или 175,0/10 клеток/мл суспензии.

Фильтрат жидких отходов, образуемых при варке и бланшировке картофеля, представляет собой светлую полупрозрачную жидкость - суспензию,содержащую ряд ценных питательных веществ - источников углерода и азота, в том числе крахмал, белок, сахара, незаменимые аминокислоты, а также микроэлементы и биологически активные вещества. При этом осуществление процессов бланшировки и варки приводит к термическому гидролизу содержащихся в фильтрате органических веществ, что, как показали исследования, обуславливает их лучшую усвояемость хлореллой и тем самым способ8

стбует ее лучшему развитию и большему накоплению биомассы и хлорофилла. Исследования показали, что фильтрат жидких отходов, образуемых при варке и бланшировке картофеля предлагаемой концентрации в сочетании с азотно-кислым и однозамещенных фос- форно-кислым калием, взятыми в пред0

5

с

0

5

0

5

0

5

мально сбалансированным питательным субстратом для культивирования хро- реллы.

Граничные значения каждого компонента, вводимого в предлагаемую питательную среду, определяли эмпирически путем подбора компонентов и испытания вариантов среды.

Данные по продуктивности культуры хлореллы, в том числе накоплению клеток и сухой биомассы на предлагаемой питательной среде в соответствии с примерами 1-9 (т.е. при заявляемых и запредельньк количествах вносимых компонентов), а также на известной среде и среде Тамия, приведены в табл. 1.

Как видно из табл. 1 (примеры 1-3), предлагаемые пределы содержания компонентов являются оптимальными и обуславливают сбалансированность среды по питательному составу, что способствует активному накоплению биомассы хлореллы. Продуктивность хлореллы при ее культивировании на предлагаемой питательной среде увеличивается на 29-33% по сравнению с известной средой в 1,7-1,8 раза по сравнению со средой Тамия.

Введение в питательную среду азотно-кислого калия в количестве менее 0,2 г/л нежелательно, так как приводит к недостаточности азотного питания, что вызывает снижение продуктивности хлореллы (пример 4), а его введение в количестве более 0,5 г/л нецелесообразно, так как не приводит к улучшению достигаемого эффекта (пример 5).

Введение в питательную среду однозамещенного фосфорно-кислого калия в количестве менее 0,06 г/л приводит к нарушению сбалансированности среды по фосфору, что также вызывает снижение продуктивности хлореллы (пример 6), а его введение в количестве более 0,12 г/л нецелесообразно, так как приводит к излишнему расходу компонен71

та без повышения прироста биомассы хлореллы (пример 7).

Исследования показали, что при использовании фильтрата жидких отходов образуемых при варке и бланшировке картофеля, с концентрацией сухих веществ менее 1% не обеспечивается потребность хлореллы в углеродном и азотном питании, вследствие чего снижается ее продуктивность (пример 8), а использование фильтрата с концентрацией выше 1,5% нецелесообразно,так как приводит к снижению фотосинтетической активности хлореллы вследстви уменьшения светопроницаемости фильтрата,

Светлый цвет и полупрозрачность предлагаемой питательной среды по сравнению с известной средой в сочетании с более богатым и лучше усвояемым органическим составом обеспечивают повышение прироста биомассы и хлорофилла в условиях пониженной освещенности.

Данные, отралсающие потребность в освещенности при культивировании хлореллы на предлагаемой питательной среде по сравнению с известной средой приведены в табл. 2.

Как видно из табл. 2, обеспечение нормальной фотосинтетической активности хлореллы при культивировании ее на предлагаемой питательной среде достигается при освещенности в 2-4 разе меньшей по сравнению с известной средой, что обуславливает снижение энергозатрат соответственно на 226,5- 453 кВТ Ч электроэнергии на 1 т суспензии хлореллы.

Сравнительные данные по приросту клеток хлореллы и накоплению в них

37288

хлорофилла на различных питательных средах представлены в табл. 3.

Как видно из табл. 3, использова- г ние предлагаемой питательной среды стимулирует работу фотосинтетического аппарата водоросли вследствие большего накопления хлорофилла по сравнению с известной средой и средой Тамия,

0 что в свою очередь обеспечивает больший прирост биомассы как сухой, так и по количеству клеток.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить прирост биоf массы хлореллы при одновременном снижении энергозатрат на ее культивирование и снизить затраты на производство биомассы, что обуславливает технико-экономическую эффективность.

0

Формула изобретения

Способ культивирования хлореллы, включающий культивирование ее на пи- 5 тательной среде, содержащей азотнокислый калий, однозамещенный фосфор- но-кислый калий и картофельное сырье при освещении в оптимальных условиях до максимального накопления биомассы, 0 отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода и удешевления процесса, в качестве картофельного сырья используют фильтрат жидких отходов, образующихся при варке и бланшировке картофеля, с концентрацией сухих веществ 1-1,5% при следующем соотношении компонентов, г/л:

Азотно-кислый калий 0,2-0,5

Однозамещенный фос- Q форно-кислый калий 0,06-0,12

Указанный фильтрат

жидких отходов Остальное а культивирование осуществляют при освещенности 4-5 тыс.лк.

Азотно-кислый калий

Однозамещенный фосфорнокислый калий

Фильтрат жидких отходов, образуемых при варке и бланшировке картофеля с концентрацией сухих веществ 1%

Азотно-кислый калий

Однозамещенный фосфор- но-кислый калий

Фильтрат жидких отходов, образуемых при варке и бланшировке картофеля с концентрацией сухих веществ 1,3%

Азотно-кислый калий

Однозамещенный фосфорнокислый калий

Фильтрат жидких отходов, образуемых при варке и бланшировке картофеля с концентрацией сухих веществ 1,5%

Азотно-кислый калий

Однозамещенный фосфорнокислый калий

Фильтрат жидких отходов, образуемых при варке и бланшировке картофеля с концентрацией сухих веществ 1,5%

Азотно-кислый калий

Однозамещенный фосфорнокислый калий

Фильтрат жидких отходов, образуемых при варке и бланшировке картофеля с концентрацией сухих веществ 1,5%

0,5 0,06

Остальное до 1 л 0,2

0,12

Остальное до 1 л 0,3

0,08

Остальное до 1 л 0,1

0,12

Остальное до 1 л 0,6

0,1

Остальное до 1 л

Таблица 1

186,0

4,22

188,25

4,39

193,75

4,52

170,25

3,97

192,0

4,48

11

Остальное д 0,5

0,13

Остальное до 0,5

0,12

6Азотно-кислый калий0,5

Однозамещенный фосфорнокислый калий0,05

Фильтрат жидких отходов, образуемых при варке и бланшировке картофеля с концентрацией сухих веществ 1,3%

7Азотно-кислый калий

Однозамещенный фосфорнокислый калий

Фильтрат жидких отходов, образуемых при варке и бланшировке картофеля с концентрацией сухих веществ 1,5%

8АЬотно-кислый калий

Однозамещенный фосфорнокислый калий

Фильтрат жидких отходов, образуемых при варке и бланшировке картофеля с концентрацией сухих веществ 0,9%

9Азотно-кислый калий

Однозамещенный фосфорнокислый калий

Фильтрат жидких отходов, образуемых при варке и бланщировке картофеля с концентрацией сухих веществ 1,6%

Известная среда Среда Тамия

Соковые воды крахмального производства (бросовый картофельный сок)Остальное

1Среда Тамия100%

Остальное до 0,5

0,12

Остальное до

1373728

12

Продолжение .табл. 1

172,0

4,01

до 1 л

191,25

4,46

до 1 л

161,12

3,76

до 1 л

175,0

4,08

Остальное до 1 л

145,0

3,35

80,5

2,5

Соковые воды крахмального производства Остальное

редлагаемая

Азотно-кислый калий0,3

Однозамещенный фосфорнокислый калий0,08

Фильтрат жидких отходов, образуемых при варке и бланшировке картофеля с концентрацией сухих веществ 1,5%Остальное до

1 л

193,75

108,9