Наведено результати використання стоків птахофабрики в якості додаткового джерела біогенних елементів при культивуванні Spirulina platensis, а також дана оцінка зростання накопичувальної культури мікроводоростей на мінерально-органічної живильному середовищі. Встановлено залежність максимальної продуктивності S. platensis від початкової концентрації витяжки курячого посліду в живильному середовищі.

Анотація наукової статті з екологічних біотехнологій, автор наукової роботи - Горбунова С.Ю.


SPIRULINA PLATENSIS (NORDST.) GEITLER CULTIVATION ON MINERAL-ORGANIC NUTRIENT MEDIA

It is experimentally established that the use of poultry farms 'waste for preparation culture mediums and intensive cultivation of Spirulina platensis increases productivity of microalgae in 1,6 times compared to the control, and allows significantly to reduce the cost of S. platensis biomass.


Область наук:
  • екологічні біотехнології
  • Рік видавництва діє до: 2013
    Журнал: Бюлетень Державного Нікітського ботанічного саду

    Наукова стаття на тему 'Культивування Spirulina platensis (Nordst.) Geitler на мінерально-органічної живильному середовищі'

    Текст наукової роботи на тему «Культивування Spirulina platensis (Nordst.) Geitler на мінерально-органічної живильному середовищі»

    ?ОХОРОНА ПРИРОДИ

    УДК 581.464.09: 582.232

    С.Ю. ГОРБУНОВА, кандидат біологічних наук

    Інститут біології південних морів ім. А.О. Ковалевського НАНУ, м Севастополь

    КУЛЬТИВУВАННЯ SPIRULINA РГАТЕШШ (NORDST.) GEITLER НА МІНЕРАЛЬНО-ОРГАНІЧНОЇ ЖИВИЛЬНИМ СЕРЕДОВИЩІ

    Наведено результати використання стоків птахофабрики в якості додаткового джерела біогенних елементів при культивуванні Spirulina platensis, а також дана оцінка зростання накопичувальної культури мікроводоростей на мінерально-органічної живильному середовищі. Встановлено залежність максимальної продуктивності S. platensis від початкової концентрації витяжки курячого посліду в живильному середовищі.

    Ключові слова: мікроводорості, меліорація водного середовища, живильне середовище, витяжка курячого посліду, середа Заррук.

    Вступ

    В даний час широкий спектр застосування мікроводоростей складається з декількох основних напрямків: використання самої біомаси, використання біомаси як сировини для отримання будь-яких цінних речовин, а також застосування асиміляційних властивостей мікроводоростей для меліорації водного середовища [2, 3, 5, 6, 8 - 11]. Ефективність розвитку цих напрямків визначається оптимізацією процесів керованого культивування клітин водоростей і, відповідно, забезпеченням їх потенційно високих продукційних властивостей. Значимість даних досліджень також значною мірою обумовлена ​​порушеннями технологічних режимів експлуатації сучасних очисних споруд, які не здатні в повному обсязі забезпечити утилізацію і ступінь очищення, необхідну для скидання стоків у водні об'єкти. В кінцевому підсумку наноситься серйозний економічний, екологічний та соціальний шкоди не тільки сільськогосподарським землям, а й жителям прилеглих населених пунктів. Вирішити проблему утилізації та переробки стоків на прикладі відходів птахофабрик, велику частку яких становить послід, дозволяє здатність водоростей асимілювати як ростового субстрату більше 90% всього азоту і фосфору стічних вод. У попередніх дослідженнях нами було встановлено, що, зокрема, & рlatensis при засвоєнні 1 мг фосфору одночасно споживає 5 - 6 мг азоту [1].

    У даній роботі досліджується можливість вирощування мікроводоростей на мінеральних поживних середовищах з використанням в якості додаткових джерел біогенних елементів відходів різних сільськогосподарських виробництв на прикладі стоків птахофабрик. Для цього необхідно встановити оптимальну збалансованість живильного середовища щодо компонентного складу біогенних елементів для вирощування X рlatensis і визначити залежність кінетичних характеристик зростання & рlatensis від концентрації витяжки курячого посліду (ВКП), додатково вводиться в живильне середовище.

    Об'єкти і методи досліджень

    Експеримент проводили в шести варіантах (далі № 1 - контроль, № 2, 3, 4, 5, 6). В якості додаткового джерела біогенних елементів використовували ВКП,

    що містить всі основні елементи живлення для мікроводоростей. Для цього курячий послід (вміст вологи 76%) розводили водою у співвідношенні 1:10 і зброджують в закритому посуді протягом 2-х діб. Щоб осадити суспензії і знизити мутність, отриманий розчин фільтрували і центрифугували. рН отриманої органічної витяжки склав 7,3. О шостій експериментальних культиваторів вносили модифіковану живильне середовище Заррук. Модифікація полягала у використанні в якості джерел азоту і фосфору мінеральних солей і витяжки з курячого посліду в різних співвідношеннях.

    Таким чином, спираючись на літературні дані, за якими в 1 л витяжки курячого посліду, вологість якого 70 - 75%, в середньому міститься 1,1 г азоту і 0,9 г фосфору [4], сумарні концентрації по азоту і фосфору відповідали їх концентрацій в стандартній живильному середовищі Заррук [12]. Приріст біомаси визначали по зміні оптичної щільності суспензії на СФ-2000 при довжині хвилі 750 нм. Вимірювання проводили в кварцових кюветах з довжиною робочої сторони 1 см.

    Результати та обговорення

    Мікроводорості вирощували накопичувальним методом. У кожен культиватор вносили інокулят і живильне середовище, початкова щільність культури в усіх культиваторах становила 0,1 г АСВ-л "1 (рис. 1).

    Слід зазначити, що на приріст водоростей за першу добу експерименту істотно впливає рівень концентрації органічної витяжки в живильному середовищі (рис. 2).

    Так як р1а1епа1я спочатку була адаптована до живильному середовищі Заррук, то з першої доби експерименту в контрольному варіанті спостерігається початок лінійного росту культури. У культиватор № 2 додавання в живильне середовище 7,5% -ної органічної витяжки помітного впливу на приріст мікроводоростей не робить.

    2-1

    1.6

    ^ 1.2

    і

    РР

    і

    < 0.8

    0.4

    "1-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Час, діб

    2-1

    1.6

    ^ 1.2

    і

    І

    і

    < 0.8-

    0.4

    "1-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Час, діб

    0

    0

    Час, діб

    Час, добу Час, діб

    Мал. 1 Динаміка щільності накопичувальної культури S. platensis при різних концентраціях ВКП в культуральному середовищі

    Однак уже в третьому варіанті експерименту початковий зростання S. platensis має експонентний характер. Аналогічна тенденція спостерігається і в інших культиваторах.

    5

    про про

    ш

    0.4 -I

    0.3-

    *? 0.2 ™ про 3

    Ред О0.1 | л ^

    I *

    8 про-

    про.

    Про.

    -0.1

    -1-1-1-1-1-1-1-1

    0 10 20 30 40

    Концентрація ВКП в живильному середовищі,%

    Мал. 2 Залежність приросту S. platensis від концентрації ВКП в живильному середовищі за першу добу експерименту

    Зі збільшенням концентрації органічної витяжки в живильному середовищі приріст водоростей в варіантах № 3, 4 і 5 нижче контрольного на 25,6%, 69,4% і 93,2% відповідно. При цьому в досвіді № 6 зростання зовсім відсутня і спостерігається відмирання біомаси.

    Таким чином, для інтенсивного росту на мінерально-органічному середовищі культуру 5. рШет1з необхідно адаптувати до нових умов вирощування. І час адаптації має назад пропорційну залежність від концентрації ВКП в живильному середовищі. Апроксимацією лінійної фази зростання [7] вирахували основні характеристики росту культури для всіх варіантів експерименту (табл. 1).

    Таблиця 1

    Параметри зростання накопичувальної культури S. platensis на мінерально-органічної живильному середовищі

    № культиватора Концентрація ВКП в живильному середовищі,% Рт, г / л • сут В0, г АСВ / л Втах, г АСВ / л

    1 0 0,29 0,1 1,55

    2 7,5 0,31 0,1 1,68

    3 15 0,46 0,1 1,75

    4 22,4 0,33 0,1 1,70

    5 29,9 0,27 0,1 1,69

    6 37,4 0,27 0,1 0,52

    Примітка:

    Рт - максимальна продуктивність культури рШет1з, г / л-сут; В0 - початкова щільність культури 5. рШет1з, г АСВ / л; Втах - максимальна щільність культури 5. рШет1з, г АСВ / л.

    На рис. 3 показано, що внесення 15% -ної органічної витяжки з курячого посліду стимулює інтенсивне зростання X р1сйепн1н.

    0 7,5 15 22,4 29,9 37,4 Концентрація ВКП в живильному середовищі,%

    Мал. 3 Залежність максимальної продуктивності (Рт) S. platensis від початкової

    концентрації ВКП в живильному середовищі

    На 7-у добу експерименту в культиватор № 3 відзначена максимальна продуктивність мікроводоростей - 0,46 г / л-сут, що в 1,6 разів вище, ніж на стандартному середовищі Заррук.

    висновки

    Органічна витяжка курячого посліду може служити багатим джерелом поживних і ростстимулюючих елементів, а також широко використовуватися в практиці масового культивування мікроводоростей. Експериментально показано, що при вирощуванні спіруліни на живильному середовищі з 15% -ної витяжкою з курячого посліду, продуктивність культури в 1,6 рази вище, ніж на стандартному середовищі Заррук. Таким чином, для приготування культуральних середовищ можна використовувати не тільки хімічні поживні суміші і мінеральні води, але і стоки птахофабрик, що дозволить істотно знизити собівартість біомаси S. platensis. Такий підхід дозволить вирішити важливу проблему утилізації відходів птахофабрик, проблеми екологічного, енергетичного, агрохімічного характеру і послужить основою для створення в сільськогосподарському виробництві безвідходних екологічно чистих технологій.

    Список літератури

    1. Горбунова С.Ю. Продуктивність культури Arthrospira platensis (Nordst.) Geitl. (Cyanoprocaryota) при різній забезпеченості мінеральним фосфором / С.Ю. Горбунова, A ^. Боровков, Р.П. Тренкеншу // Aльгологія. - 2011. - № 3. - С. 374 -384.

    2. Горбунова С.Ю. Про ефективність використання мікроводоростей в промислової біотехнології з метою меліорації водного середовища і отримання кормів для різних галузей сільського господарства / С.Ю. Горбунова, ЯД. Жондарева // Сучасні рибогосподарські та екологічні проблеми Aзово-Чорноморського регіону. - 2012. - Т. 2. - С. 114 - 119.

    3. Гудилин І.І. Біотехнологія переробки органічних відходів та екологія / І.І. Гудилин, A ^. Кондратов, A.A. Чічін - Новосибірськ: Кн. вид-во, 1999. - 39 с.

    4. Лисенко В.П. Підготовка та переробка посліду на птахофабриках /

    В.П. Лисенко - Сергієв Посад: ВНИТИП, 2006 - 126 с.

    5. Штам мікроводорості Chlorella vulgaris BIN для отримання біомаси та очищення стічних вод: Пат. 2192459 (RU), МКП C12N1 / 12. Н І. Богданов (RU); заявник Богданов Микола Іванович (RU). - № 2001110341/13; Заявл. 18.04.2001, Опубл. 10.11.2002, № 31.

    6. Саут Р. Основи альгології: [пер. з англ. К. Л. Тарасов] / Р. Саут, A. Уіттік. -М .: Світ, 1990. - 597 с.

    7. Тренкеншу Р. П. Найпростіші моделі зростання мікроводоростей. 1. Періодична культура / Р.П. Тренкеншу // Екол. моря. - 2005. - Вип. 67. - С. 89 - 97.

    8. Borowitzka M.A. Vitamins and fine chemicals from micro-algae / M.A. Borowitzka, L.J. Borowitzka // Micro-algal biotechnology. - 1988. - Р. 153 - 196.

    9. Muller-Feuga A. The role of microalgae in aquaculture: situation and trends / A. Muller-Feuga // J. Appl. Phycol. - 2000. - Vol. 12. - P. 527 - 534.

    10. Richmond A. Microalgal biotechnology at the turn of the millennium: A personal view / A. Richmond // J. Appl. Mycology. - 2000. - Vol.12. - P. 441 - 451.

    11. Spolaore P. Commercial applications of microalgae (Review) / P. Spolaore,

    C. Joannis-Cassan, E. Duran et al. // J. Biosci. Bioeng. - 2006. - Vol.101, №. 2. - P. 87 - 96.

    12. Faucher O. Utilization of scawater - urea as a culture medium for Spirulina maxima / O. Faucher, B. Coupal, A. Leduy // National Research Counsel of Canada. - 1979. - P. 752 -759.

    Стаття надійшла до редакції 16.05.2013 р.

    S.Yu. GORBUNOVA, PhD in Biology

    Institute of Biology of the Southern Seas by A.O. Kovalevsky, NAS of Ukraine, Sevastopol SPIRULINA PLATENSIS (NORDST.) GEITLER CULTIVATION ON MINERAL-ORGANIC NUTRIENT MEDIA

    It is experimentally established that the use of poultry farms 'waste for preparation culture mediums and intensive cultivation of Spirulina platensis increases productivity of microalgae in 1,6 times compared to the control, and allows significantly to reduce the cost of S. platensis biomass.

    С.Ю. ГОРБУНОВА, кандидат 6ionozi4nux наук

    1нстітут бюлогі твденніх MopiB iM. А.О. Ковалевського НАНУ, м. Севастополь КУЛЬТІВУВАННЯ SPIRULINA PLATENSIS (NORDST.) GEITLER НА М1НЕРАЛЬНО-ОРГАН1ЧНОМУ ПОЖІВНОМУ СЕРЕДОВІЩ1

    Експериментально встановлен, что использование стоюв птахофабрик для Приготування культурально середовища i штенсівного культівування Spirulina platensis забезпечуе тдвіщення продуктівносп мшроводоростей в 1,6 рази в порiвняннi з контролем, а такоже дозволяе iстотно знізіті собiвартiсть бюмасі S. platensis.

    С.Ю. ГОРБУНОВА, кандидат біологічних наук

    Інститут біології південних морів ім. А.О. Ковалевського НАНУ, м Севастополь КУЛЬТИВУВАННЯ SPIRULINA PLATENSIS (NORDST.) GEITLER НА МІНЕРАЛЬНО-ОРГАНІЧНОЇ ЖИВИЛЬНИМ СЕРЕДОВИЩІ

    Експериментально встановлено, що використання стоків птахофабрик для приготування культуральних середовищ і інтенсивного культивування Spirulina platensis забезпечує підвищення продуктивності мікроводоростей в 1,6 рази в порівнянні з контролем, а також дозволяє істотно знизити собівартість біомаси S. platensis.

    УДК 579.8: 628.196

    Ю.В. ДОРОШЕНКО, кандидат біологічних наук

    Інститут біології південних морів ім. А.О. Ковалевського НАНУ, м Севастополь

    ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗРОСТАННЯ МАСОВИХ ВИДІВ ДРІЖДЖІВ періфітона СИСТЕМ гідробіологічних ОЧИСТКИ МОРСЬКИХ ВОД

    Вивчено деякі характеристики росту морських дріжджів, виділених з періфітона систем гідробіологічної очистки морських вод. На підставі отриманих даних виявлено роль масових видів дріжджів в трансформації нафтових вуглеводнів і інших забруднюючих речовин.

    Ключові слова: морські дріжджі, перифітон, системи гідробіологічної очистки, показники зростання.

    Вступ

    У зв'язку з інтенсивним забрудненням морського середовища механізм природного самоочищення був порушений антропогенним фактором. Оскільки природні процеси не справляються з трансформацією забруднюючих речовин, це призводить до негативних екологічних наслідків.


    Ключові слова: мікроводоростей / МЕЛІОРАЦІЯ ВОДНОГО СЕРЕДОВИЩА / ЖИВИЛЬНЕ СЕРЕДОВИЩЕ / ВИТЯЖКА курячого посліду / середа ЗАРРУК

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити