Вивчення оптимальних міксотрофних та гетеротрофних умов для накопичення ліпідів культурами Chlorella vulgaris

O. M. Onyshchenko, A. I. Dvoretsky

Анотація


Дослідження продуктивності та виходу ліпідів Chlorella vulgaris, прісноводної одноклітинної водорості, що належить до класу Chlorophyceae, при двостадійному культивуванні – автотрофному/міксотрофному культивуванні з коров’ячим гноем, що використовувався як основа для культурального середовища та гетеротрофному культивуванні з застосуванням диметилсульфоксиду для індукування “ліпідного метаболізму” представлені у даній статті. Комбінації азотного голодування, наявності органічного субстрату та застосування токсиканту (диметилсульфоксиду) випробувані для спрямування метаболізму в анаболічну фазу для накопичення ліпідів. Для визначення найкращої стратегії індукування накопичення ліпідів для мікроводоростей оцінювалися малі та високі дози введення токсиканту. Режими автотрофного та гетеротрофого культивування відрізнялись умовами освітлення, стартовою концентрацією водоростей та композицією середовища для культивування, що забезпечували накопичення ліпідів клітинами C. vulgaris на рівні 22,8–61 %. Різний ліпідний склад (тобто полярні та неполярні ліпіди) накопичувались за різних режимів культивування та концентрацій токсиканту. Результати дослідження показали, що відсутність азоту не дозволяє підтримувати високу продуктивність культури через неможливість реалізації клітиною фундаментальних фізіологічних процесів та побудови клітинних структур. Замість цього обмеження азоту призводить до незбалансованого зростання, яке можна спостерігати при мікроскопії гетеротрофних культур – кількість клітин не збільшувалася, тоді як в обсязі з’являлися дуже великі клітини з внутрішніми краплями ліпідів. Результати цього дослідження узгоджуються з результатами інших дослідників, варіації були статистично значущими (F 4,25=3,71; p> 0,05), а отже, концентрація токсиканта впливала на накопичення ліпідів. Відповідно, мікроводорості при азотному голодуванні та дії диметилсульфоксиду збільшують культуральну біомасу, але не щільність клітин, що свідчить про наявність переходу до анаболічної активності – від синтезу білка та ДНК до накопичення ліпідів. Гетеротрофні культури демонструють незбалансований ріст та запасання ліпідів у вигляді тригліцеридів. Обмеження джерела вуглецю (гліцерину), як видається, індукує синтез неполярних ліпідів в умовах міксотрофного та гетеротрофного росту. Отримані результати показали, враховуючи продуктивність біомаси, продуктивність ліпідів, а також вміст неполярних ліпідів, для великомасштабного отримання ліпідів оптимальним є міксотрофне культивування Chlorella vulgaris з послідуючим гетеротрофним культивування в умовах дефіциту азоту і присутності високих доз диметилсульфоксиду.

Ключові слова


мікроводорості; відновлювана біомаса; утилізація стоків тваринництва; отримання ліпідів

Повний текст:

PDF >PDF

Посилання


Honda, R., Rukapan, W., Komura, H., Teraoka, Y., Noguchi, M., & Hoek, E. M. V. (2015). Effects of membrane orientation on fouling characteristics of forward osmosis membrane in concentration of microalgae culture. Bioresource Technology, 197, 429–433.

Larronde-Larretche, M., & Jin, X. (2017). Microalgal biomass dewatering using forward osmosis membrane: Influence of microalgae species and carbohydrates composition. Algal Research, 23, 12–19.

Li, Q., Du, W., & Liu, D. (2008). Perspectives of microbial oils for biodiesel production. Applied Microbiology and Biotechnology, 80(5), 749–756.

Li, Y., Horsman, M., Wang, B., Wu, N., & Lan, C. Q. (2008). Effects of nitrogen sources on cell growth and lipid accumulation of green alga Neochloris oleoabundans. Applied Microbiology and Biotechnology, 81(4), 629–636.

Illman, A., Scragg, A., & Shales, S. (2000). Increase in Chlorella strains calorific values when grown in low nitrogen medium. Enzyme and Microbial Technology, 27(8), 631–635.

Ogbonna, J. C., & Tanaka, H. (1998). Cyclic autotrophic/heterotrophic cultivation of photosynthetic cells: A method of achieving continuous cell growth under light/dark cycles. Bioresource Technology, 65(1-2), 65–72.

Praveen, P., Heng, J. Y. P., & Loh, K.-C. (2016). Tertiary wastewater treatment in membrane photobioreactor using microalgae: Comparison of forward osmosis & microfiltration. Bioresource Technology, 222, 448–457.

Shnyukova, E. I., & Zolotareva, E. K. (2017). Ecological Role of Exopolysaccharides of Bacillariophyta: A Review. International Journal on Algae, 19(1), 5–24.

Udom, I., Zaribaf, B. H., Halfhide, T., Gillie, B., Dalrymple, O., Zhang, Q., & Ergas, S. J. (2013). Harvesting microalgae grown on wastewater. Bioresource Technology, 139, 101–106.

Widjaja, A., Chien, C.-C., & Ju, Y.-H. (2009). Study of increasing lipid production from fresh water microalgae Chlorella vulgaris. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 40(1), 13–20.


Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.