Хлорелла – представитель многочисленного семейства микроскопических водных растений. Сравнивая с другими видами, её можно отнести к тем растениям, которые быстро приспособились к условиям аквакультуры. В царстве растений хлорелла стоит на первом месте по очень многим показателям. Так, например, по химическому составу клетки, содержанию белков, незаменимых аминокислот, витаминов, набору микроэлементов, биологически активным веществам и прочим показателям с хлореллой не могут сравниться не только водные, но и наземные растения [1].
Одной из самых актуальных проблем для Казахстана, является обеспечение населения доброкачественной итьевой водой. Обеспеченность городского и сельского населения питьевой водой во многих областях страны составляет менее 50 % потребности в воде, к тому же качество не отвечает требованиям национального и международного стандартов. Сегодня на одного жителя Кызылординской области приходиться лишь 120 литров [2].
Цель исследования
Совершенствовать получения суспензии на водопроводной воде, в составе которой превышены нормы сульфатов.
Материалы и методы исследований
Культура микроводорослей выращивается на питательной среде. Для приготовления питательной среды использовали водопроводную воду. Основными крупными источниками питьевой воды в городе Кызылорда являются:
– река Сырдарья;
– подземные источники, согласно имеющимся данным запасы подземных вод на территории области размещены неравномерно.
Питьевая вода города Кызылорда по основным ингредиентам химико-органолептических показателей соответствует стандартам и ГОСТу. Исключением являются сульфаты, величина которых превышает ПДК. При использовании такой водопроводной воды для достижения оптимальной плотности до 1 нм штаммы микроводорослей культивировались 9 дней.
Результаты исследования и их обсуждение
Для совершенствования способов получения суспензии сокращали время культивирования микроводорослей, определяли влияние углекислого газа, перемешивания и их сочетанного действия на рост микроводорослей Chlorella vulgaris ARU-07, выращенных на водопроводной воде, в составе которой превышены нормы сульфатов. По результатам предварительных исследований созданы следующие оптимальные условия для культивирования биомассы микроводорослей:
– освещение осуществляли натриевой лампой (ДНаТ-250), спектр излучения которой обеспечивает более гармоничное развитие и рост клеток. Световой поток лампы – 28000 лм, мощность 250 Вт, световая отдача 100 лм/Вт, длина 250 мм, диаметр 48 мм, тип цоколя Е40.
– температуру в установке поддерживали на уровне 27-2 °С.
Для определения оптической плотности суспензии использовали спектрофотометр UV/VIS 1800 (Shimadzu, Япония). Двух лучевая максимальная скорость сканирования не менее 24000 нм/мин, детектор: кремниевый фотодиод, спектральный диапазон 190-1100 нм. Оптическую плотность микроводорослей определяли при длине волны 560 нм.
Для перемешивания использовали компрессор воздуха SOBOWP-4001, мощность 30 Вт, напряжение 220-240 В, сила переменного тока – 50/60 ГЦ.
Интенсивно хлорелла может развиваться только при достаточном для этого процесса количестве углекислого газа, растворенного в питательной среде. Влияние искусственных стимуляторов представлено на рисунке.
Ежедневно на протяжении опыта в ёмкость вводили раствор углекислого газа из расчета 1 % от общего объема суспензии. За период опыта рост микроводорослей через 7 суток в варианте СО2 + перемешивание показал лучший результат. Оптическая плотность их сочетанного действия достиг 1,247 нм.
Для получения пасты хлореллы биомассу отделяли от питательного раствора с помощью центрифуги (MPW-340 (Польша), число оборотов 2000 об/мин) в течение 2 минут. Свежую пасту необходимо скармливать с.-х. животным в течение 1 суток, иначе в ней происходит разложение белка и окисление жиров. Биомассу можно хранить только в консервированном виде. Консервирование проводят дегидрированием либо химическим способом.
Дегидрирование основано на удалении влаги из пасты при помощи нагревания в сушилках, распылительной сушке или сублимационным методом в вакууме при температуре 100-200 °С. Для консервирования хлорелловой пасты используется смесь соляной кислоты и поваренной соли. На 1 кг пасты вносится по 7,5 г соляной кислоты и 30 г поваренной соли. Также для консервирования используется сорбиновая (2 г на 1 кг пасты) или лимонная (0,1-1 г на 1 кг пасты) кислоты.
Динамика роста микроводорослей при перемешивании и с добавлением СО2
Определение дозы консервировании биомассы микроводорослей
|
Название штамма |
Доза консервирования, г |
Условия хранения, t °C |
Срок хранения, дни |
|
Chlorella vulgarisARU-07 |
1 |
+ 8 |
7 |
|
2 |
+ 8 |
20 |
|
|
4 |
+ 8 |
14 |
В наших исследованиях пасту, полученную из суспензии хлореллы, консервировали лимонной кислотой. Результаты экспериментов представлена в таблице.
Биомассу из суспензии микроводорослей консервировали в трех вариантах:
1) лимонную кислоту добавляли из расчета 1 г на 1 кг пасты,
2) 2 г – на 1 кг пасты,
3) 4 г – на 1 кг пасты.
По результатам исследований в первом варианте через 7 дней и в 3-ем варианте через 14 дней паста испортилась. 2-ой вариант консервирования лимонной кислотой оказался наиболее оптимальным и достигал 20 дней.
В процессе роста измеряли оптическую плотность при длине волны 560 нм. По результатам измерения оптическая плотность пасты микроводорослей, полученной из суспензии штамма Chlorella vulgaris ARU-07, составляла 4,0 нм.
Выводы
Таким образом, усовершенствованы способы получения суспензии и пасты из биомассы микроводорослей с использованием водопроводной воды с превышенным содержанием сульфатов. Установлено, что применение дополнительных стимуляторов в виде перемешивания с добавлением СО2 положительно влияет на динамику роста микроводорослей и позволяет увеличивать выход суспензии в 5 раз. Выявлено, что для консервирования биомассы микроводорослей оптимальным вариантом является использование лимонной кислоты из расчета 2 г на 1 кг пасты.