017600 B1 017600 B1 (11) 017600

Евразийское
патентное
ведомство
(19)
(11)
017600
(13)
B1
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45)
Дата публикации и выдачи патента
2013.01.30
(21)
Номер заявки
201000465
(22)
(51) Int. Cl. C12N 1/12 (2006.01)
A61K 36/02 (2006.01)
A23K 1/00 (2006.01)
C12R 1/89 (2006.01)
Дата подачи заявки
2009.10.23
(54)
ТЕРМОФИЛЬНЫЙ ШТАММ СИНЕ-ЗЕЛЕНОЙ ВОДОРОСЛИ SPIRULINA PLATENSIS
BAKU ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БИОМАССЫ
B1
(72)
Изобретатель:
(57)
Изобретение относится к биотехнологии, к получению биомассы с широким спектром
использования в различных сферах человеческой деятельности: медицине, косметике, спорте,
животноводстве, пчеловодстве, рыбоводстве, птицеводстве, ветеринарии и пр. Термофильный
штамм сине-зеленой микроводоросли Spirulina platensis Baku ССАР 1475/12 получен путем
прямого выделения из природного водоема на Апшеронском полуострове Азербайджанской
Республики. Способ получения биомассы сине-зеленой микроводоросли Spirulina platensis Baku
фотосинтезом в водной питательной среде заключается в выращивании, перемешивании суспензии
микроводорослей, периодических подпитке среды питательным раствором и отборе биомассы,
после которого водную питательную среду подвергают рекультивации путем обратного осмоса.
Абдулрагимбеков Юсиф Мансур оглы,
Омаров Фархад Сабир оглы (AZ)
B1
017600
(56) RU-C1-2322489
WO-A1-2008153255
MD-C2-169
017600
(43) 2011.04.29
(96) 2009/017 (AZ) 2009.10.23
(71)(73) Заявитель и патентовладелец:
ООО "АЛЬФА
ТЕХНОЛОДЖИС" (AZ)
017600
Изобретение относится к биотехнологии, конкретно к Spirulina platensis, и предназначено для получения и переработки биомассы в качестве добавки в корма для птицеводства, животноводства, рыбоводства и шелководства. Биомасса Spirulina platensis [4,9,11,12,13] (как готовый продукт к употреблению)
используется в различных сферах человеческой деятельности: медицине, косметике, спорте, животноводстве, пчеловодстве, рыбоводстве, птицеводстве, ветеринарии и пр.
Известен штамм сине-зеленых водорослей Spirulina platensis (Gom.) Geitl (депонирован в Коллекции Института физиологии растений Академии Наук Российской Федерации под регистрационным номером IPPAS В-437), биомасса которого используется в качестве добавки к кормам животных и птицы.
Этот штамм обладает типичными морфологическими, физиологическими и биохимическими признаками, присущими сине-зеленым водорослям рода Spirulina. Относительный недостаток известного штамма
состоит в сравнительно низком уровне накопления биомассы в условиях промышленного культивирования 0,3-0,5 г (абс. сухого вещества)/литр в сутки и в нестабильности в условиях длительной непрерывной
культуры, выраженном полиморфизме, значительном снижении продуктивности.
Поставленная задача достигается термофильным штаммом цианобактерии Spirulina platensis, авторское имя "Baku", полученным путем прямого выделения из природного озера (Локбатан, Апшеронский
полуостров, Азербайджанская Республика). Штамм Spirulina platensis Baku депонирован в Culture Collection of Algae and Protozoa SAMS Research Services Ltd. Scottish Association for Marine Science Scottish Marine Institute Dunbeg, Argyll, PA37 1QA, UK Web page: www.sams.ac.uk/ Catalogue web page:
http://www.ccap.ac.uk Tel: (44) 1631 559000, Direct dial: (44) 1631 559386, Fax: (44) 1631 559001 под номером ССАР 1475/12.
Морфологические признаки заявленного штамма.
Spirulina platensis Baku как все прокариоты имеет низкий уровень клеточной дифференциации (отсутствуют хроматофоры, истинное ядро, ядрышки, вакуоли, митохондрии, эндоплазматическая сеть и
т.д.). Неветвящиеся спиралеобразные трихомы (нити, или филаменты) из цилиндрических клеток окружены слизистым чехлом и способны к скользящему и вращательному движению. При воздействии различных физических и химических факторов филаменты могут распрямляться. Типичными пигментами,
помимо хлорофилла и каротиноидов, являются фикобилипротеины. Половой процесс у цианобактерий
отсутствует. Размножается Spirulina platensis Baku при помощи гормогоний - короткоцепочечных, способных к движению, участков нитей, образующихся путем фрагментации материнских трихомов по некридиям (специализированным клеткам, подвергающимся лизису).
Физиолого-биохимические свойства Spirulina platensis Baku.
Азот не фиксирует; использует в качестве источника азотного питания нитратный и аммонийный
азот. В качестве источников углерода использует бикарбонаты (преимущественно), карбонаты, органические соединения (даже глюкозу). Максимальный рост биомассы происходит на солнечном свету. Растет также при использовании источников света любого спектрального состава. Оптимальный рост при
использовании источника света, близкого по спектральному составу к солнечному. Фотопериод не выражен и сезонности нет. За счет ярко выраженных газовых вакуолей культура клеток (биомасса) флотирует (всплывает). Что является преимуществом для промышленного производства биомассы этого
штамма. Растет в интервале солености от 0 до 0,5 М (NaCl). Оптимум роста при 0,02 М (NaCl). Наблюдается рост в диапазоне при рН от 6,0 до 12,0; оптимум при рН 9,5-10,5. Рост наблюдается в интервале
температур от 20 до 45С; оптимум 30-35С. Ингибирование и гибель культуры наступают при температуре выше 55С.
Химический состав клеток Spirulina platensis Baku зависит от условий выращивания и состава питательной среды [5]. Параметрическое управление в производстве биомассы дает широкий диапазон состава (в процентах):
белок 55,0-75,0;
углеводы 10,0-20,0;
жиры (липиды) 5,0-7,0;
нуклеиновые кислоты 5,5-6,5;
хлорофилл(а) 0,9-0,95;
зольность 7,0;
влажность 6,0-8,0;
в том числе
жирорастворимые пигменты 2,0-2,5;
бета-каротин 0,5-0,8;
водорастворимые пигменты 3,0-6,0;
зола 7,0-8,0.
Клетки содержат также:
витамины группы цианкобаламинов 2 г/г асв;
аскорбиновая кислота 80 мг/100 г асв;
компонент г/100;
-1-
017600
азот 8-10;
фосфор 1-1,1;
натрий 1-2;
калий 1-2;
магний 0,2-0,3;
кальций 0,8-1,0;
сера 0,5-0,6.
Компонент, мг/кг:
железо 800-1900;
медь 11-15;
марганец 44-60;
никель 3-5;
цинк 22-30;
кобальт 1-1,5;
хлор 2-5;
хром 3-5;
йод 500-100.
Условия хранения.
Штамм хранится на агаризованных питательных средах и в обедненной питательной среде "ON"
(г/л: нитрат натрия 3,0; гидрофосфат калия 0,6; сульфат магния 0,6; гидрокарбонат натрия 16,0; хлорид
кальция 0,04; хлорид натрия 3,0; сульфат железа(II) 0,01; натриевая соль этилендиаминтетраацетата
(ЭДТА) 0,03; борная кислота 0,0029; хлорид марганца 0,0018; сульфат цинка 0,0002; аммоний молибденово-кислый 0,00003, хлорид кобальта 0,00005).
Способ получения биомассы спирулины (фактически аквакультура) включает выращивание (фотосинтез) биомассы микроводоросли в питательном растворе неорганических солей, обеспечение освещения и режима термостатирования (нагревания) культивируемой питательной среды для получения заданного состава; конструктивные и строительные особенности биореакторов; проектные решения, состав
культивируемой среды; сушку и упаковку. Основное сооружение для получения биомассы - биореактор представляет собой бетонный резервуар с глубиной жидкости 0,55 м, шириной 4 м и длиной 10 м. Бассейн разделен продольной перегородкой высотой 0,5 м, толщиной 0,2 м и длиной 8 м. Он имеет систему
сдвижного накрытия прозрачной полимерной пленкой (дугообразная конструкция, в случае необходимости может быть автоматизирована). Перемешивание суспензии микроводорослей осуществляют механически и/или барботированием воздухом. Термостатирование (подогрев) суспензии (культивируемой
жидкости) обеспечивают за счет солнечного освещения, а также резервной системой электрообогрева.
Сооружения представляют собой резервуары, насосы, коммуникации, модули для разведения солей, блок
маточной культуры (чистого посевного материала). Способ получения биомассы предусматривает поглощение углекислого газа из воздуха. Полученная биомасса отделяется от культивируемой среды при
помощи сепарации через марлевые поддоны или помощи проточной центрифуги. Биомасса сушится на
специальных поддонах или же в распылительной сушилке. В среднем способ получения биомассы микроводорослей (цианобакетерии) Spirulina platensis Baku для применения в пищевой индустрии, фармакологии и сельском хозяйстве составляет 8-10 дней.
Способ получения биомассы Spirulina platensis Baku в опытно-промышленных условиях представлен следующими примерами его исполнения.
Пример 1.
Штамм сине-зеленых микроводорослей Spirulina platensis Baku выращивают в стеклотрубном культиваторе объемом 15 л в накопительном режиме на питательной среде "ON", содержащей, г/л: нитрат
натрия 3,0; гидрофосфат калия 0,6; сульфат магния 0,6; гидрокарбонат натрия 16,0; хлорид кальция 0,04;
хлорид натрия 3,0; сульфат железа(II) 0,01; натриевая соль этилендиаминтетраацетата (ЭДТА) 0,03; борная кислота 0,0029; хлорид марганца 0,0018; сульфат цинка 0,0002; аммоний молибденово-кислый
0,00003; хлорид кобальта 0,00005.
Выращивание осуществляли при постоянной облученности лампами Т3 SLIM SPIRAL E27 при температуре 25-30С и рН среды 9,5. Процесс перемешивания осуществляют периодически микрокомпрессорами. Интенсивность воздухообмена 70 г/л суспензии/ч. Насыщение воздухом и/или СО2 осуществляют барботированием. Отбор биомассы начинается с 3-го дня культивирования. Средний уровень накопления биомассы - 1,8-2,0 г асв/л в сутки. Общий цикл культивирования 30 дней, после чего проводится
рекультивация питательной среды обратным осмосом.
Пример 2. Штамм сине-зеленых микроводорослей Spirulina platensis Baku выращивают в биореакторе. Получение биомассы проводится в накопительном режиме на питательной среде "ON".
Культивирование проводят при рН среды 9,5, температуре 25-30С и естественном солнечном освещении (продолжительность светового дня 8-10 ч) в течение 10 суток (весенней и осенний период) и 7-8
суток (продолжительность светового дня 12 ч) в летний период. Температурный режим "день-ночь" со-2-
017600
ставляет порядка 5С. По завершении процесса выход биомассы составляет 80 кг (весенней и осенний
период) - 100 кг (летний период). Затем проводится рекультивация питательной среды обратным осмосом.
Представленные данные свидетельствуют о значительных физиолого-морфологических отличиях
предлагаемого термофильного штамма цианобакетерии Spirulina platensis Baku от известных и о его технологических преимуществах перед известными штаммами сине-зеленых водорослей [1]. Широкий
спектр применимости Spirulina platensis Baku складывается из двух основных направлений: использование самой биомассы и использование биомассы спирулины как сырья для получения каких-либо ценных
веществ [7, 8, 9]. Первое направление включает в себя разнообразные способы использования биомассы
спирулины как пищевой добавки в рационе человека и животных [8, 10, 12], использование биомассы
спирулины в медико-биологических процедурах лечебного и профилактического характера.
Литература.
1. Zarrouck С. Contribution а l'etude d'une cyanophycee. Influence de divers physiques et chimiques sur la
crossance et la photosynthese de Spirulina maxima/C. Zarrouck//Ph. D. thesis. Paris, 1966.
2. Clement G. Production and characteristic constituents of the algae Spirulina platensis and maxima. Annales de la Nutrition et de l'Alimentation, 1975, vol. 29, no. 6.
3. Hudson B.J., Karis I.G. The lipids of the alga Spirulina. - J. Science of Food & Agriculture, 1974, vol.
25, no. 7.
4. Seshadric C.V. and Thomas S. Mass culture of Spirulina using low-cost nutrients, Biotechnology Letters, 1979, vol. 11.
5. Becker E.W. Production and use of microalgae. 1985. VI, 198 pages.
6. Tomaselli L., Giovannetti L., Sacchi A., Bocci F. Effects of temperature on growth and biochemical
composition in Spirulina platensis strain M2. Algal Biotechnology, 1987.
7. Cohen Z., Vonshak A., Richmond A. Fatty acid composition of Spirulina strains grown under various
environmental conditions. Phytochemistry, 1987, vol. 26.
8. Ciferri O., Tiboni O. The biochemistry and industrial potential of Spirulina. - Ann. Rev. Microbiol.,
1985, vol. 39.
9. Vonshak A., Richmond A. Mass production of the blue-green alga Spirulina: an overview. Biomass,
1988, vol. 15.
10. Ed. Vonshak A. Spirulina platensis (Arthrospira): Physiology, Cell-biology and Biotechnology, London: Bristol, Taylor&Francis, 1997. - 233 p.
11. Moorhead K.J., Morgan H.C. Spirulina nature's superfood. - Published by Nutrex, Inc. USA, 1995.
12. Boone L.R., Castenholz R.W., Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, vol. 1. NY, Heidelberg,
Berlin: Springer-Verlag, 2001.
13. Gershwin M.E. (University of California, Davis, USA); Belay Amha (Earthrise Nutritionals, Cahpatria,
California, USA) Spirulina in Human Nutrition and Health, 2007, Number of Pages: 328.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Термофильный штамм сине-зеленой микроводоросли Spirulina platensis Baku ССАР 1475/12 для получения биомассы.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ
Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
-3-