Создание фотобиореактора для эффективного роста хлореллы и изучение влияния спектрального состава света на ее биомассу

Хлорелла – зеленая эукариотическая микроводоросль (Chlorella vulgaris). Микроскопическая клетка сферическая, диаметром 2–10 мкм. Данная микроводоросль – одна из наиболее важных и перспективных для производства биомассы. Хлореллу культивируют в прудах или биореакторах с заданными параметрами, создающими благоприятные условия для роста ее биомассы. Каждый набор условий создает предпосылки для изменения темпа роста и выхода отдельных продуктов. Объектом исследования служили два штамма хлореллы: 1 – с тонкой клеточной стенкой (Chlorella vulgaris ВКПМ Al-24); 2 – с толстой клеточной стенкой (Chlorella vulgaris Beijer). Культуру хлореллы культивировали на модифицированной питательной среде Тамия при температуре 24°C и круглосуточном освещении. Хлореллу выращивали в течение 5 сут. в колбах 1000 мл в светонепроницаемых гроубоксах, в которых были установлены разные режимы освещения. Контрольный вариант выращивали в световой комнате с освещением белыми люминесцентными лампами с интенсивностью 150 мкмоль/м2 с, также культуру выращивали в темноте. Проведенные лабораторные эксперименты, направленные на изучение влияния спектрального состава света на рост двух штаммов культуры хлореллы, позволили выявить некоторые закономерности: 1) наибольший прирост биомассы наблюдается при использовании освещения белыми люминесцентными лампами (Т = 2700К); 2) в случае использования ДК > К или ДК = К наблюдали ингибирующее их действие на рост изучаемых штаммов хлореллы. Кроме того, при определении оптической плотности культур были получены схожие результаты, которые свидетельствуют об одинаковом восприятии изучаемых штаммов хлореллы на действие различного спектрального состава света. Анализируя спектр поглощения, следует отметить, что он имеет непрерывный характер. Экспериментально установлено, что первый максимум расположен в красной области (от 660 до 690 нм), второй – в синей области (430 до 450 нм). Минимальное поглощение наблюдается в зеленой области света (500 до 610 нм).

1. Andrade C.J., De Andrade L.M. An overview on the application of genus Chlorella in biotechnological processes // Symbiosis. – 2017. doi: 10.15226/ 2475–4714/2/1/00117.

2. Bialon J. Growth rates and photon efficiency of Chlorella vulgaris in relation to photon absorption rates under different LED-types / J. Bialon, T. Rath // Algal Research. – 2018. – V. 31. – Pp. 204–215. doi: 10.1016/j.algal.2018.02.007.

3. Mallick N., Mandal S., Singh A.K. et al. Green microalga Chlorella vulgaris as a potential feedstock for biodiesel // Journal of Chemical Technology and Biotechnology. – 2012. – V. 87. – Pp. 137–145. doi: 10.1002/jctb.2694.

4. Yamamoto M., Kurihara I., Kawano S. Late type of daughter cell wall synthesis in one of the Chlorellaceae, Parachlorella kessleri (Chlorophyta, Trebouxiophyceae) // Planta. – 2005. – V. 221 (6) – Pp. 766–775. doi: 10.1007/s00425–005–1486–8.

5. Дудина Ю.А., Калашникова Е.А. Хлорелла как объект биотехнологии: способы культивирования и применение в сельском хозяйстве // Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России: Сборник статей по материалам Всероссийской научно-практической конференции. – Пенза, 2019. – С. 222–225.

6. Лукьянов В.А. Микроводоросль Сhlorella vulgaris Beijer – высокопродуктивный штамм для сельского хозяйства // Концепт: Научно-методический электронный журнал. – 2015. – Т. 13. – С. 1576–1580.

7. Петряков В.В. Ветеринарная оценка основных биохимических показателей сыворотки крови крыс под воздействием радиации при включении в рационы водоросли хлореллы // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. – Оренбург, 2017. – С. 144–145.

8. Трофимчук О.А. Влияние динамического и статического спектров излучения на прирост микроводоросли хлореллы // Высокие технологии в современной науке и технике (ВТСНТ-2017): Сборник научных трудов VI Международной научно-технической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов. – Томск: Изд-во ТПУ, 2017. – С. 159–160.

9. Кочубей В.И. Определение концентрации веществ при помощи спектрофотометрии: Руководство к лабораторной работе. – Саратов, 2008. – 14 с.