штамм микроводоросли chlorella vulgaris bin для получения биомассы и очистки сточных вод

Формула изобретения

Штамм микроводоросли Chlorella vulgaris BIN для получения биомассы и очистки сточных вод.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к биотехнологии и представляет собой новый штамм одноклеточной зеленой водоросли Chlorella vulgaris BIN, предназначенный для получения биомассы и очистки сточных вод.

Известен термофильный штамм водоросли Chlorella vulgaris N для получения биомассы.

Недостатком штамма Chlorella vulgaris N является узкий температурный спектр (42^oС), приспособленность к условиям жаркого климата, например, Средней Азии и культивирование в специальных аппаратах промышленного типа (стеклотрубных установках) - (патент RU 2005777).

Известен способ биологической очистки сточных вод рыбообрабатывающих предприятий с использованием штамма Chlorella kesslerl IPPA С-112 (патент RU 2064454). Сущность способа заключается в обработке сточных вод микроводорослями Chlorella kesslerl IPPA С-112 с целью формирования альгоценоза.

Недостатком этого способа является узкий спектр очистки - только сточных вод рыбообрабатывающих предприятий - и неполная очистка от микроорганизмов.

Известен штамм одноклеточной зеленой водоросли Chlorella vulgaris ИФР N С-111, обладающий высокой продуктивностью и отвечающий требованиям промышленного культивирования (а.с. SU 1751981).

Недостатком штамма Chlorella vulgaris ИФР N С-111 является сезонность в развитии (с мая по декабрь), требовательность к составу питательной среды, стойкий цикл развития клеток, узкий спектр температуры культивирования (26-36^oС).

Целью изобретения является получение нового штамма одноклеточной зеленой водоросли Chlorella vulgaris BIN, обладающего широким спектром температуры культивирования (20-40^oС), не требовательного к питательной среде и способного к высокой степени очистки различных категорий сточных вод.

Исходным для селекции Chlorella vulgaris BIN был штамм Chlorella vulgaris ИФР N С-111 из коллекции Института физиологии растений АН РФ, который культивировался на сточных водах бытовых, промышленных и сельскохозяйственных предприятий. В результате чего был отобран промежуточный штамм, наиболее приспособленный и не требовательный к условиям культивирования. Его использование показало высокую пластичность в отношении очистки различных категорий сточных вод.

Морфологические признаки. Молодые клетки шаровидной или слабоэллипсоидной формы, размером от 2 до 4 мкм. Взрослые - шаровидные, на жидкой питательной среде: аммиачная селитра 0,5 г; суперфосфат одинарный, 10% раствор 0,5 мл; суточный настой соломы 100 мл; водопроводная вода 1 л, диаметром 5-8 мкм. Окраска темно-зеленая, клетки не осаждаются, в суспензии распределены равномерно. Слабое обрастание стенок сосуда отмечается на 3-й день. На агаризированной обедненной минеральной среде: аммиачная селитра 0,5 г; суперфосфат одинарный, 10% раствор 0,5 мл; агар-агар 15 г; водопроводная вода 1 л на 10-й день на свету образуются крупные, выпуклые колонии с ровными краями. Диаметр колоний 1-3 мм, окрашены в темно-зеленый цвет, размер клеток 3-7 мкм.

Физиологические признаки. Клетки делятся на 4-16, а чаще на 4-8 автоспор. Штамм автотрофный. В лабораторных условиях растет на водопроводной воде с добавлением обедненной минеральной среды на 1 л воды: аммиачная селитра 0,5 г; суперфосфат одинарный, 10% раствор 0,5 мл; суточный настой соломы 100 мл. В полупроизводственных условиях вместо соломы к 1 л обедненной минеральной среды добавляют 0,3-1,0 л сточных вод.

Не требователен к источникам азотного питания, наравне с аммиачной селитрой хорошо растет на любых азотсодержащих минеральных солях.

Штамм не требует подачи в культуру углекислого газа.

Оптимальные условия культивирования достигаются как при естественном солнечном освещении, так и при освещении культуры лампами ДРЛФ, в лотках с открытой поверхностью и толщиной слоя суспензии, не превышающей 50 см, или в стеклянных бутылях. Штамм обладает хорошо выраженными планктонными свойствами, т. е. способностью свободного парения и равномерного распределения в культуральной среде.

В процессе культивирования живые клетки практически не осаждаются. В состоянии покоя осаждение клеток начинается через 6-15 дней. Для культивирования штамма механического перемешивания суспензии не требуется.

Живые клетки штамма несут на себе отрицательный заряд, что позволяет использовать метод электрофикации для концентрирования биомассы из культурной среды.

Оптимальная температура культивирования 20-40^oС. Хорошо выносит высушивание и замораживание, переносит кратковременный перегрев до 46^oС.

Стойкого цикла развития штамма не имеется, клетки в культуре развиваются асинхронно. Режим освещения соответствует естественной солнечной инсоляции, при искусственном освещении лампами ДРЛФ в течение 20-22 ч в сутки. Достаточный минимум освещения 7-10 ч, максимум 16-22 ч. Устойчивое развитие штамма не зависит от сезона года или источника освещения.

Штамм проявляет хорошо выраженные антагонистические свойства к альгофлоре, бактериям, грибам, дрожжам и инфузориям. В течение суток лизируют грибы, дрожжи, водоросли, инфузории. Бактерии гибнут и осаждаются на дно.

Штамм строго соблюдает условия монокультуры и обладает невосприимчивостью к фагам.

Штамм отличается высокой продуктивностью (табл. 1) и способностью к очистке различных категорий сточных вод, в том числе промышленных, сельскохозяйственных и бытовых, при этом микроорганизмы полностью подавляются (табл. 2). Штамм Clorella vulgaris BIN хранится в Пензенском НИИ сельского хозяйства под 12.

Пример. В обедненную питательную среду: аммиачная селитра 0,5 г; суперфосфат одинарный, 10% раствор 0,5 мл; суточный настой соломы 100 мл; водопроводная вода 1 л вводят 0,2-0,3 л исходного штамма Chlorella vulgaris BIN с плотностью клеток 50-60 млн/мл и выращивают 3-4 суток. Полученную биомассу используют для очистки сточных вод, разведение 1:1, 1:0,5 или 1:0,2 в зависимости от категории сточных вод. Сточные воды промышленных предприятий 1: 0,2 или 1:0,3, бытовые сточные воды 1:0,5, сельскохозяйственные 1:1. Изменение химического состава воды наступает через три дня. Процент очистки в среднем составляет: промышленные сточные воды 81%, бытовые - 94%, сельскохозяйственные - 96% (табл. 2).

Таким образом, предлагаемый штамм водоросли Chlorella vulgaris BIN является более продуктивным по сравнению с известным и обладает способностью к очистке различных категорий сточных вод, в том числе промышленных, сельскохозяйственных, бытовых, причем микроорганизмы полностью подавляются.