Способ культивирования микроводорослей Советский патент 1992 года по МПК C12N1/12 

00

С

Изобретение относится к культивированию микроводорослей в качестве добавки в корм птицам, рыбам и пр. с/х животным. Целью изобретения является упрощение способа. Способ заключается в том. что при культивировании микроводорослей в качестве питательной среды используют отход рыбоводного производства в виде воды из рециркуляционной системы. Упрощение способа осуществляется за счет исключения трудоемких процессов приготовления питательных сред из отходов производства (разделение, нейтрализация, разбавление и пр.). При этом способ обеспечивает выход биомассы, сопоставимый с выходами биомассы микроводорослей, культивируемых на минеральных питательных средах. 3 табл.

Изобретение относится к способам культивирования микроводорослей.используемых в качестве добавок в корма животных, птиц, в сельском хозяйстве и в рыбоводстве для получения дополнительного количества белково-витаминных продуктов и живых кормов,

Известна питательная среда для культивирования микроводорослей содержащая калий кислый фосфорнокислый магний сернокислый, аммоний углекислый натрий хлористый и бурый сок - отход переработки люцерны на корм, использование которой повышает скорость роста и выход биомассы микроводорослей.

Недостатком известного решения является необходимость применения специальных питательных сред, которые готовятся из химических компонентов, имеющих высокую стоимость Кроме того, не являясь химически чистыми соединениями, они вносят в

питательную среду чужеродные элементы. Поскольку указанные компоненты питательной среды аккумулируются клетками и накапливаются в пределах, превышающих предельно допустимые концентрации (ПДК)для пищевого и кормового использования биомассы, возникает необходимость их отделения от клеток путем сепарации, а также последующей отмывки. Кроме того, наряду с набором минеральных соединений, известная питательная среда содержит .экстракт люцерны. Добавление последнего в среду вызывает усиленный рост бактериоф- лоры. что приводит к загрязнению биомассы водорослей за счет дополнительного обсеменения бактериями и грибами, т.е. ухудшает ее качество как возможного кормового продукта.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является способ выращивания микроводорослей на сточных

$ со

о

00

Ю

водах с сельскохозяйственного производства (птицефабрик, животноводческих комплексов).

Недостатками способа является необходимость предварительной обработки этих вод и неудовлетворительное качество целевого продукта, требующего дополнительной комплексной обработки.

Многие стоки сельскохозяйственных комплексов в связи с содержанием токсических соединений метаболической природы являются экстремальными для микроводорослей и тормозят их рост. В частности, сточные воды свиноводческих комплексов не могут непосредственно использоваться для культивирования микроводорослей, а требуют дополнительного разведения (в 10-100 раз), осветления и другой обработки, т.е. имеют зловонный запах, значительное бактериологическое загрязнение, высокую концентрацию солей, аммиака. Сточные воды ферм крупного рогатого скота в ряде случаев лишены отдельных указанных недостатков (например, не содержат столь высокого количества солей - натрия хлористого), но требуют дополнительного внесения отдельных биогенных элементов (фосфора).

Получаемая на указанных отходах биомасса водорослей во многих случаях имеет неудовлетворительное качество из-за бактериального загрязнения, запахов. Для предотвращения указанных отрицательных последствий при использовании натуральной биомассы микроводорослей, выращенных на сточных водах, ее необходимо подвергать комплексной обработке.

Цель изобретения - упрощение способа.

Способ заключается в том. что воду из рециркуляционной системы рыбоводного производства подают в фотореактор, засевают микроводорослями и культивируют при освещении 10000 лк и температуре 30- 35°С.

Вода рециркуляционной системы (в.р.с.), содержащая продукты жизнедеятельности гидробионтов, представляет собой речную воду, используемую длительное время в замкнутой системе для выращивания рыбы. Состав воды из рециркуляционной системы и ее гидрохимические показатели при температурном режиме 23-28°С и рН 6,5-7,5 следующие.

Концентрация веществ в воде рыбоводных емкостей, мг/л: О 10-15; NhU 4-6; N02 0,3-0,5- NOa 100-120; Ре0бщ 0-0,1; Са2 49- 70; Мд2+ 24-32; СГ 40-60; 4,0-8,5.

Количество органических загрязнений, выделяемых 1 т рыбы, кг/сут: NhU

1-4; БПКй (биологическая потребность в кислороде в течение 5 сут) 3-13.

Вода рыбоводных комплексов, используемая для культивирования водорослей, не

требует дополнительной обработки, не стимулирует дополнительный рост микроорганизмов, не свойственных гидробион- там, в том числе и микроводорослям. Рост микроводорослей на рыбоводных стоках

0 происходит за счет утилизации азота (аммонийного) и нитратов, фосфора, углерода и других элементов, попадающих в рециркуляционную воду из продуктов жизнедеятельности растущих в ней водных организ5 мое.

В воде рециркуляционной системы в результате накопления метаболитов рыбы, при высоком содержании растворенного органического вещества по ХПК. БПКг не

0 повышается из-за их высокого бактерицидного эффекта. Поэтому ХПК колеблется в пределах 90-150 мг/л и выше при низких величинах ВПК. В большом количестве в воде содержатся углеводы, аминокислоты и

5 другие вещества, легко усваиваемые клетками водорослей. Например, содержание аминокислот достигало 1-2 мг/л а учитывая миксотрофность используемых водорослей растворенные в воде вещества являются до0 полнительным источником биогенных элементов.

Продукты жизнедеятельности рыбы об падают, с одной стороны, ростостимулирую щей активностью, с другой стороны

5 благодаря присущему водорослям миксотр физму при наличии растворенных органнче ских веществ рост водорослей усиливается i 4-6 раз.

Вода из рециркуляционной системы, ко

0 торая является отходом рыбоводного про изводства, по сравнению со CTOK.-IMI сельскохозяйственного производств не об ладает неприятным запахом, интенсивно окраской и практически не содержит пптс

5 генной микрофлоры. Это дает возмож ность получать биомассу значительн лучшего качества, которую можно исполь зовать сразу в качестве живого корма дл гидробионтов.

0 Объект культивирования - два штамм хлореллы (Chlorella vulgaris Beji - приро/ ный штамм и Chlorella vulgaris Beji - шт.чм ЛАРГ-3), сценедесмус и анкистродесму (Scenedesmus obliquus, AnKistrodesmu

5 fusiformis).

Указанные виды организмов относятс к зеленым водорослям.

Использовались также синезеленые BI доросли - микроцистис и спирулин (Microcystis aeruginosa, Spirulina plateusis

П р и м е р 1. Объект выращивания - зеленая водоросль Chlorella vulgaris(uuTaMM ЛАРГ-3). В контрольном варианте культуру водоросли хлореллы выращивали на классической минеральной питательной среде Та- мия следующего состава, г/л: мочевина 3.0: MgSOi 2,5: КН2Р04 1.25: FeSCU 7H20 0,003: ЭДТА 0,037, а также микроэлементы 1 мл.

Раствор микроэлементов, г/л: НзВОз 2.860; MnCl2-4H2d 1.81: ZnSfVTHaO 0,222; а также МоОз 176.4 мг/10 л, МН/Л/Оз 229,6мг/10л.

В опытном варианте в качестве питательной среды использовалась вода из рециркуляционной системы для выращивания рыбы.

Культивирование хлореллы проводили в плоскостенном фотореакторе при температуре 30-35°С и освещенности 8-10 тыс. лк при постоянной продувке через суспензию водорослей газовоздушной смесью, содержащей до 3% С02. Длительность эксперимента 5-7 сут.

После заполнения соответствующих камер фотореактора минеральной питательной средой (контроль) и водой из рециркуляционной системы в обе камеры (опытную и контрольную) инокулировали маточную культуру микроводоросли хлорелла и отбирали исходные образцы для контроля. Конт- ролировались следующие параметры: численность клеток, биомасса, и физиологическое состояние культуры. Учет численности микроводорослей проводили с помощью камеры Горяева под микроскопом. Биомассу (а.с.в.) определяли стандартным весовым методом. О физиологическом состоянии культуры судили по соотношению живых и мертвых клеток, определяемому с помощью люминесцентной микроскопии.

Как свидетельствуют данные табл. 1. наиболее интенсивное увеличение биомассы хлореллы наблюдалось в опытном варианте, т.е. на воде из рециркуляционной системы.

В опытном варианте (на воде из рециркуляционной системы) выход биомассы (а.с.в.) хлореллы за 5 сут эксперимента составлял 246% от исходной биомассы (принята за 100%), тогда как в контрольном варианте (на минеральной питательной среде) этот прирост составил соответственно 150%.

Физиологическое состояние культуры также было лучшим в опытном варианте, т.е. процент живых клеток выше.

Таким образом, интенсивность развития микроводорослей по предложенному способу выше, чем при культивировании на стандартной минеральной питательной среде (Тамия).

Сравнение результатов роста водо..ос- лей, полученных по известному способу (в среднем 0,7-1,0 г/л сухого вещества) и по предложенному способу (0.85-1 04 г/л сухого вещества) показывает, что по предложенному способу прирост биомассы водорослей не ниже, а иногда и выше, чем по известному.

П р и м е р 2. Условия культивирования, аналогичные описанным в примере 1. Объект культивирования - зеленые микроводоросли An Klstrodesmus f uslformis. Полученные данные сведены в табл. 2.

П р и м е р 3. Для культивирования использовали синезеленые водоросли Microcystis aeruginosa. Результаты приведены в табл. 3. Контроль выращивали на минеральной среде Фитцжеральда (источник по примеру 1).

Прирост другого представителя синозе- леных водорослей Spirulina plateusis за сутки составлял на минеральной питательной среде 0.06-0,07 г/л, а на воде рециркуляционной системы - 0.05 - 0.10 г/л, т.е. был не ниже, чем в контроле (на минеральной питательной среде).

Однако, более охотное потребление хлореллы некоторыми гидробионтами (коловратками, моинами), являющимися жи вым кормом для мальков рыбы, сыграло определяющую роль е ее культивировании и последующем использовании.

Предлагаемый способ позволяет за счет биогенных элементов и органического вещества, накапливаемых в рециркуляционной системе при выращивании рыбы, получать биомассу микроводорослей, являющуюся ценным кормовым продуктом для других гидробионтов - живых кормов (коловратки, дафнии, инфузории и др.), и молоди рыб. Получаемый живой корм не требует дополнительной обработки, что упрощает его технологическое использование. Кроме того, вода после отделения биомассы водорослей может повторно использоваться в рециркуляционных системах.

Упрощение предлагаемого способа осуществляется за счет исключения трудоемкого процесса приготовления питательных сред, последующей сепарации и отмывки получаемой биомассы от механических и бактериальных примесей, содержащихся в жидких отходах.

Формула изобретения

Способ культивирования микроводорослей на отходах производства, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа, из отходов производства используют отходы рыбоводного производства в виде воды из рециркуляционной системы.

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3