Гидросульфат дигидразин железа (II) в качестве вещества, используемого для культивирования микроводорослей Советский патент 1992 года по МПК C01B21/16 C01G49/00 C01B17/96 A01N33/26 

Изобретение относится к новому биологическому активному химическому соединению -гидросульфату дигидразин железа (II) формулы Fe(№HчМНЗОзЬ, используемому в биотехнологии для получения биомассы микроводорослей, в частности спирулины и дуналиеллы, которые характеризуются ценным биологическим составом и находят широкое применение в различных отраслях народного хозяйства: животноводстве, пищевой промышленности, медицине и др.

Наиболее близким к изобретению является Fe-ЕДТА (ферум-этилендиамин тетра- уксусная кислота), которая применяется для культивирования микрозодорослей и получения биомассы.

Однако высокая стоимость комплексного соединения ограничивает промышленное культивирование сине-зеленой микроводоросли спирулины - ценного продуцента белково-витаминной биомассы и галофильной водоросли дуналиеллы-супер- п роду цента каротина.

Цель изобретения - синтез нового вещества, которое может быть использовано в качестве дешевого источника железосодержащего комплекса в составе питательных сред для культивирования микроводорослей.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве железосодержащего вещества, обеспечивающего хороший рост и продуктивность микроводорослей, а также удешев- ление применяемого вещества, используется новое химическое соединение - гидросульфат дигидразин железа.

Синтез нового вещества - гидросульфата дигидразин железа (II).

Гидросульфат дигидразин железа (If) Fe(N2H 4}2(HS04)2 синтезируют при взаимодействии подкисленного насыщенного раствора сульфата железа (II) с гидразин гидратом. Синтез проводят по следующей методике.

2 г (7,2 ммоль) 7H20 растворяют при 40°С в минимальном количёстэе воды (10 мм), предварительно подкисленную 0.5

i,. ,|

сл

К5

r-m-Tl

мл концентрированной серной кислотой. К отфильтрованному насыщенному раствору сульфата железа (II) добавляют по каплям при постоянном перемешивании гидразин гидрат (N2H4 -Н20) до выделения серебри- сто-белого осадка. Следует избегать добавления избытка НаО, так как в этом случае создается сильнощелочная среда, что приводит к образованию гидроксосолей и гидроксида железа (И). Вследствие этого окраска осадка переходит в зеленную, а затем в бурую за счет окйЫения до гидроксида железа (III). Осадок отфильтровывают через плотный фильтр, промывают водой, небольшим количеством этанола (10мл) и сушат на воздух. Выделено 1,67 г (74%) мелкокристаллического вещества белого цвета с зеленоватым оттенком.

Вещество растворимо в воде, нерастворимо в спиртах и эфире.

Найдено, % Fe 17.60; N 18,04; Н 3,30.

FeN4HioS208

Вычислено, Fe 17,78; N 17,84; Н 3,21.

Молярная масса 314,068 г/моль. Данные ГР спектров Fe(N2H4h (HSCMb:

Т(°К)30080

И.С.(мм/с)1,431,53

К.Р.(ММ/с)3.153,55

однозначно подтверждают, что комплекс содержит ионы железа (II) в высокоспи- новом состоянии.

Пример 1. В колбы объемом 0,25 л с минеральной питательной средой следующего состава, г/л: бикарбонат натрия 16,0, гидрофосфат калия 0,5, нитрат натрия 2,5, сульфат калия 1,0, хлорид калия 1,0, сульфат магния 0,2, хлорид кальция 0,04, борная кислота 2,86 мг/л, хлорид марганца 1,81 мг/л, сульфат цинка 0,22 мг/л, сульфат меди 0,08 мг/л. оксид молибдена 0,015 мг/л, РеЕДТА 40,2 мг/л, вносят инокулум спирулины Srirullnapfatensis (Nordst.) Geitl из расчета 0,3-0,4 г/л сухого вещества. В опытные колбы, вместо РеЕДТА, вносят различные концентрации гидросульфата дигидразин а железа (II) и инокулум спирулины той же плотности. Культивирование осуществляют в накопительном режиме при периодическом перемешивании, постоянном освещении 12-15 тыс. эрг/см2с в первые сутки и 18-21 тыс.эрг/см с в последующие дни при 35-2°С. После пяти суток определяют продуктивность спирулины фотоколориметри- чески с последующим перерасчетом на абсолютно сухую биомассу (АСБ). Результа- ты проведенных исследований в табл. 1 .

Как следует из табл. 1, использование гидросульфата дигидраэина железа (И) в конентрациях 0,05-2,0 мг/л обеспечивает высокую продуктивность спирулины, которая выше, чем в опытах с использованием РеЕДТА. Наибольшая продуктивность спирулины отмечена в опытах с использованием 0,5-1,0 мг/л предлагаемого вещества. При использовании этих концентрации выход биомассы выше на 14,54-16,36%.

Пример 2, В колбы 0,25 л с минеральной средой следующего состава, г/л: хлорид натрия 120,0, бикарбонат натрия 1,5, нитрат натрия 0,5, дигидрофосфагкалия 0,05, сульфат магния 0,75, хлорид кальция 0,04, РеЕДТА 20,1 мг/л (опытных колбах вместо РеЕДТА использовали различные концентрации гидросульфата дигидразина железа (I) вносят инокулум дуналиеллы Dunaliella salind (Teod) из расчета 0,25-0,3 г/л сухого вещества. Культивирование осуществляют в накопительном режиме при периодическом перемешивании, постоянном освещении 9- 12 тыс.эрг/см2с в первые двое суток и 15-21 тыс.эрг/см2с в последующие дни. Температуру поддерживают на уровне 28-2°С. После пяти суток культивирования определяют продуктивность дуналиеллы фотоколори- метрически с последующим перерасчетом на АСБ. Полученные результаты приведены в табл. 2.

Данные, приведенные в табл. 2 показывают, что использование предлагаемого вещества в составе питательной среды для выращивания дуналиеллы обеспечивает продуктивность микроводоросли, которая не уступает прототипу.

Применение гидросульфата дигидразин железа (II) в составе питательных сред для культивирования микроводорослей позволяет снизить себестоимость конечной продукции - водорослевой биомассы за счет более низкой стоимости, а также использования меньших количеств предлагаемого вещества. Так, если 1 кг РеЕДТА стоит 13,55 руб., то 1 кг гидросульфата дигидразин железа (II) стоит 1,6 руб., то есть дешевле более чем в 10 раз, Более того, при использовании РеЕДТА необходимо вносить в состав питательных сред для культивирования супиру- лины и дуналиеллы 40,2 и 20,1 мг/л соответственно этого вещества, тогда как при применении предлагаемого химического соединения достаточно внесение 0,5-1,0 мг/л, что в десятки раз меньше.

Формула изобретения

Гидросульфат дигидразии железа (II) формулы Fe(NaH4)2 (Н5См)2. в качестве вещества используемого для культивирования микроводорослей.

Таблица 1

Использование: в биотехнологии для получения биомассы микроводорослей, в частности спирулины и дуналиеллы, которые характеризуются ценным биохимическим составом и находят широкое применение в животноводстве, пищевой промышленности, медицине и др. 2 табл.

Таблица 2