CZ307626B6 - Způsob kultivace kmenů mikrořas - Google Patents

Způsob kultivace kmenů mikrořas Download PDF

Info

Publication number
CZ307626B6
CZ307626B6 CZ2014-977A CZ2014977A CZ307626B6 CZ 307626 B6 CZ307626 B6 CZ 307626B6 CZ 2014977 A CZ2014977 A CZ 2014977A CZ 307626 B6 CZ307626 B6 CZ 307626B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
algae
strain
microalgae strains
strains
cobiem
Prior art date
Application number
CZ2014-977A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2014977A3 (cs
Inventor
Petr Kaštánek
Pavel Přibyl
Vladislav Cepák
Jaromír Lukavský
Original Assignee
Ecofuel Laboratories S.R.O.
Botanický Ústav Av Čr, V. V. I.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ecofuel Laboratories S.R.O., Botanický Ústav Av Čr, V. V. I. filed Critical Ecofuel Laboratories S.R.O.
Priority to CZ2014-977A priority Critical patent/CZ307626B6/cs
Publication of CZ2014977A3 publication Critical patent/CZ2014977A3/cs
Publication of CZ307626B6 publication Critical patent/CZ307626B6/cs

Links

Landscapes

  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Cultivation Of Seaweed (AREA)

Abstract

Podstata vynálezu spočívá v tom, že v jednom bioreaktoru se kultivuje alespoň jeden kmen zelené řasy řádu Sphaeropleales, načež po své inokulaci se tyto kmeny zelené řasy z řádu Sphaeropleales kultivují v tomto bioreaktoru společně s alespoň jedním kmenem řasy z řád Eustigmatales.

Description

Oblast techniky
Vynález se týká způsobu kultivace kmenů mikrořas.
Dosavadní stav techniky
V literatuře byly v posledních letech popsány metody kultivace vybraných druhů mikrořas s bakteriemi s cílem zvýšení produktivity biomasy či rasových lipidů (viz Hong-Wei Yen, PinWen Chen, Li-Juan Chen, The synergistic effects for the co-cultivation of oleaginous yeastRhodotorula glutinis and microalgae-Scenedesmus obliquus on the biomass and total lipids accumulation, Bioresource Technology, Available online 28 September 2014, a Mauro Do Nascimento, Maria de los Angeles Dublan, Juan César Federico Ortiz-Marquez, Leonardo Curatti, High lipid productivity of an Ankistrodesmus-Rhizobium artificial consortium, Bioresource Technology, Volume 146, October 2013, Pages 400-407). Je též známá směsná kultura mikrořas s jinými živočišnými druhy v akvakultuře, jako je pstruh duhový, ústřice, či s kořínky rýže.
Ve WO 2009/130895 je popsán způsob získávání flukoxanthinu (karotenoid, hnědé barvivo) samotného nebo flukoxanthinu společně s polynenasycenými mastnými kyselinami.
WO 2012/012671 popisuje mimo jiné kultury fotosyntetizujících mikroorganismů, tj. mikrořas, které mají schránku a mohou tak poskytnout substrát, na němž mohou růst mikroorganismy produkující biopalivo. Fotosyntetizující mikroorganismy - řasy produkují lipidy a nefotosyntetizující mikroorganismy produkují rozpouštědlo, v němž jsou lipidy rozpustné.
WO 2008/036654 popisuje způsob získávání mastných kyselin se středně dlouhým řetězcem z kultivačního media kmene první řasy (zahrnuje také mikrořasy a cyanobakterie) a uhlovodíků z kultivačního media kmene druhé nebo další řasy.
Nevýhodou uvedených způsobů je zejména komplikované ředění kultur a řízení poměru jednotlivých kmenů ve směsi. Během kultivace je také obtížné optimalizovat dávkování dusíku pro řízení tvorby žádaných metabolitů.
Podstata vynálezu
Úkolem vynálezu je navržení způsobu kultivace kmenů mikrořas, který nemá shora uvedené nevýhody.
Tento úkol se vyřeší tím, že v jednom bioreaktoru se kultivuje alespoň jeden kmen zelené řasy z řádu Sphaeropleales, načež po své inokulaci se tyto kmeny zelené řasy z řádu Sphaeropleales kultivují v tomto bioreaktoru společně s alespoň jedním kmenem řasy z řádu Eustigmatales.
Výhodou způsobu podle vynálezu je zejména možnost snadno nastavit požadované složení směsi kmenů mikrořas a snadná optimalizace produkce žádoucích metabolitů (optimalizace obsahu polynenasycených mastných kyselin limitací pomocí střední ozářenosti v kultuře, optimalizace obsahu karotenoidů a neutrálních lipidů pomocí limitace dusíkem), jakož i úspora času a prostoru pro kultivaci.
Při způsobu podle vynálezu se přednostně kultivují jako kmen zelené řasy z řádu Sphaeropleales, zejména zelená řasa Scenedesmus sp., a jako kmen řasy z řádu Eustigmatales, zejména
- 1 CZ 307626 B6 eustigmatofytní řasa Trachydiscus sp, nebo eustigmatofytní řasa Trachydiscus minutus. Přitom se mohou se kultivovat zelená řasa Scenedesmus sp., obsahující již se nedělící buňky, inokulovaná do řasy Trachydiscus minutus.
Kmeny mikrořas kultivovaných způsobem podle vynálezu se používají jako nutriční doplněk pro výživu zvířat i výživu člověka a k extrakci směsi polynenasycených mastných kyselin a karotenoidů.
Objasnění výkresů
Vynález je dále blíže objasněn na příkladech svého provedení pomocí výkresů, kde znázorňuje:
Obr. 1 vyčerpání nitrátů z kultivačního média během kultivace kmene COBIEM 34,
Obr. 2 kokultivaci kmenů COBIEM 18 a COBIEM 34, které byly kultivovány odděleně, v čase 336 h byly naředěny a smíchány v buněčném poměru 4:1 (COBIEM 18 : COBIEM 34) a kultivovány ve směsi,
Obr. 3 mikrofotografii směsné kultury COBIEM 18 a COBIEM 34 po 5 dnech kokultivace, fotografie vlevo znázorňuje autofluorescencu chlorofýlu a lipidových inkluzí v kmeni COBIEM 18, fotografie vpravo znázorňuje stejnou situaci ve světelném mikroskopu.
Příklady uskutečnění vynálezu
Způsob je založen na kultivaci dvou různých, systematicky vzdálených druhů mikrořas akumuluj ících rozdílné metabolity - a to řasy z řádu Sphaeropleales a řasy z řádu Eustigmatales, z nichž první se vyznačuje vysokou akumulací karotenoidů v buněčné biomase a druhá vysokou akumulací polynenasycených mastných kyselin ve své buněčné biomase. Příkladem polynenasycené mastné kyseliny akumulující řasy je Trachydiscus minutus kmen COBIEM 18 a příkladem karotenoidy akumulující řasy je Scenedesmus sp. kmen COBIEM 34, oba ze sbírky uchovávané Botanickým ústavem AV ČR. Protože kmen COBIEM 34 vykazuje výrazně vyšší specifickou růstovou rychlost než COBIEM 18 (0,126±0,008 h resp. 0,045±0,008 h ' ), je s kultivací těchto kmenů spojeno riziko neregulovatelné dominance buněk rychleji rostoucího druhu na úkor pomaleji rostoucího. Proto postup podle vynálezu využívá skutečnosti, že u kmene COBIEM 34 po vyčerpání dusíku z růstového média okamžitě ustává dělení buněk. Při použití 2x ředěného média 1/2 Simmer Setlík (s koncentrací 10 mM NO3~) dochází k téměř úplnému vyčerpání dusíku (obsaženého v médiu ve formě nitrátů) z média již během prvního dne kultivace (obr. 1).
K vlastní směsné kultivaci pak dochází po inokulaci kultury COBIEM 34 obsahující již nedělící se buňky do stacionární kultury COBIEM 18 zředěné deionizovanou vodou na požadovaný poměr koncentrace buněk jednotlivých kmenů. Výsledné médium tak obsahuje minimální množství dusíku, což zabraňuje dělení buněk a může docházet k akumulaci specifických metabolitů (obr. 2).
Příklad 1
Kultivační pokus se zpožděnou inokulaci druhého kmene se uskutečnil ve fotobioreaktoru s tenkou vrstvou s řasami Scenedesnus sp. (zdroj karotenoidů) a T. minutus kmen Lukavský et Přibyl 2005/1 (zdroj EPA). Celkový objem kultivačního média 145 litrů. Na začátku a na konci pokusu byly odebrány vzorky pro stanovení:
-2CZ 307626 B6
1) poměru T. minutus a Scenedesmus sp. v suspenzi, které činily:
začátek pokusu: 99,9 % T. minutus, koncentrace buněk: 2156 buněk na ml; sušina: 0,28 g/L konec pokusu: poměr buněk : 77,5 % T. minutus a 22,5 % Sc. sp., konečná biomasa: 8,81 g/L z toho 2,618 g/L Sc. sp. a 6,192 g/L T.m. celková sušina směsi řas: 1,233 kg
2) obsahu karotenoidů a polynenasycených mastných kyselin. Majoritní karotény byly stanoveny papírovou chromatografií (použitá rozpouštědla byla toluen/etanol v poměru 400:1). Podle polohy skvrn obsahuje Scenedesmus sp. hlavně beta-karotén (1,4 % v sušině) a lutein (1,3 % v sušině). Celkový obsah vybraných polynenasycených mastných kyselin byl stanoven plynovou chromatografií a činil 3,15g ARA/kg sušiny řas 16,31 g EPA/kg sušiny řas.
Příklad 2
Experiment se uskutečnil v laboratorních podmínkách, řasy byly kultivovány v probublávacích válcích s médiem 1/2 Simmer Šetlík, při konstantní ozářenosti 500 μηιοί m2 s a teplotě 30 °C a syceny 2 % CO2 ve vzduchu. Pomaleji rostoucí řasa Trachydiscus minutus COBIEM 18, která kumuluje nenasycené mastné kyseliny, byla kultivována 14 dní ve vsádkovém režimu. V čase 12 dní byla založena kultivace rychleji rostoucí řasy Scenedesmus sp. COBIEM 34 produkující vysoké množství karotenoidů a po dvou dnech kultivace byly oba kmeny smíchány a naředěny v buněčném poměru přibližně 4:1 (tj. COBIEM 18: 36,02xl06 buněk/ml, COBIEM 34: 9,49xl06 buněk/ml ve výsledné směsi). Kultivace pak pokračovala za stejných podmínek dalších 5 dnů.
Biomasa směsné kultury byla na počátku kultivace 7,41±0,03 g L1 DW a během 5 dnů dosáhla hodnoty 10,I9±0,15 g L1 DW. Vzhledem k limitaci živinami, zejména dusíku, lze předpokládat akumulaci metabolitů lipidové povahy, jak naznačuje i mikrofotografie směsné kultury na konci experimentu (obr. 3). Na začátku i konci kultivace byly odebrány vzorky pro analýzy mastných kyselin a karotenoidů.
Průmyslová využitelnost
Vynález lze využít zejména k získání biomasy pro výživu zvířat i výživu člověka.
PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (3)

1. Způsob kultivace kmenů mikrořas pro extrakci směsi polynenasycených mastných kyselin a karotenoidů, vyznačující se tím, že v jednom bioreaktoru se kultivuje alespoň jeden kmen zelené řasy z řádu Sphaeropleales, načež po své inokulaci se tyto kmeny zelené řasy z řádu Sphaeropleales kultivují v tomto bioreaktoru společně s alespoň jedním kmenem řasy z řádu Eustigmatales.
2. Způsob kultivace kmenů mikrořas podle nároku 1, vyznačující se tím, že se kultivují jako zelené řasy z řádu Sphaeropleales zelená řasa Scenedesmus sp. a jako eustigmatofytní řasy z řádu Eustigmatales eustigmatofytní řasa Trachydiscus sp.
3. Způsob kultivace kmenů mikrořas podle nároku 2, vyznačující se tím, že se kultivují zelená řasa Scenedesmus sp., obsahující již se nedělící buňky, inokulovaná do řasy Trachydiscus minutus.
CZ2014-977A 2014-12-31 2014-12-31 Způsob kultivace kmenů mikrořas CZ307626B6 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2014-977A CZ307626B6 (cs) 2014-12-31 2014-12-31 Způsob kultivace kmenů mikrořas

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2014-977A CZ307626B6 (cs) 2014-12-31 2014-12-31 Způsob kultivace kmenů mikrořas

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2014977A3 CZ2014977A3 (cs) 2016-07-07
CZ307626B6 true CZ307626B6 (cs) 2019-01-23

Family

ID=56320803

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2014-977A CZ307626B6 (cs) 2014-12-31 2014-12-31 Způsob kultivace kmenů mikrořas

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ307626B6 (cs)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008036654A2 (en) * 2006-09-18 2008-03-27 The Arizona Board Of Regents, A Body Corporate Of The State Of Arizona Acting For And On Behalf Of Arizona State University Algal medium chain length fatty acids and hydrocarbons
WO2009130895A1 (ja) * 2008-04-22 2009-10-29 日本水産株式会社 フコキサンチンの製造方法およびそれに用いる微細藻類
WO2012012671A2 (en) * 2010-07-21 2012-01-26 Contag Pamela R Organism co-culture in the production of biofuels
WO2012150968A1 (en) * 2011-05-02 2012-11-08 Renewuel Llc System and method of co-cultivating microalgae with fungus
EP2559342A1 (fr) * 2011-08-16 2013-02-20 Fermentalg Procédé d'amélioration de la valeur nutritive de mollusques filtreurs, en particulier des huîtres, par stabulation en présence de microalgues

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008036654A2 (en) * 2006-09-18 2008-03-27 The Arizona Board Of Regents, A Body Corporate Of The State Of Arizona Acting For And On Behalf Of Arizona State University Algal medium chain length fatty acids and hydrocarbons
WO2009130895A1 (ja) * 2008-04-22 2009-10-29 日本水産株式会社 フコキサンチンの製造方法およびそれに用いる微細藻類
WO2012012671A2 (en) * 2010-07-21 2012-01-26 Contag Pamela R Organism co-culture in the production of biofuels
WO2012150968A1 (en) * 2011-05-02 2012-11-08 Renewuel Llc System and method of co-cultivating microalgae with fungus
EP2559342A1 (fr) * 2011-08-16 2013-02-20 Fermentalg Procédé d'amélioration de la valeur nutritive de mollusques filtreurs, en particulier des huîtres, par stabulation en présence de microalgues

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2014977A3 (cs) 2016-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Marella et al. Marine diatom Thalassiosira weissflogii based biorefinery for co-production of eicosapentaenoic acid and fucoxanthin
Wan et al. Sequential heterotrophy–dilution–photoinduction cultivation of Haematococcus pluvialis for efficient production of astaxanthin
Krzemińska et al. Influence of photoperiods on the growth rate and biomass productivity of green microalgae
Ra et al. Cultivation of four microalgae for biomass and oil production using a two-stage culture strategy with salt stress
Zhang et al. Attached cultivation of Haematococcus pluvialis for astaxanthin production
Chen et al. Enhancing production of lutein by a mixotrophic cultivation system using microalga Scenedesmus obliquus CWL-1
Gao et al. A novel algal biofilm membrane photobioreactor for attached microalgae growth and nutrients removal from secondary effluent
Zhang et al. Mixotrophic cultivation of Botryococcus braunii
Lin et al. Lutein production from biomass: Marigold flowers versus microalgae
Ho et al. Effects of nitrogen source availability and bioreactor operating strategies on lutein production with Scenedesmus obliquus FSP-3
Cerón-García et al. Mixotrophic growth of Phaeodactylum tricornutum on fructose and glycerol in fed-batch and semi-continuous modes
Barghbani et al. Investigating the effects of several parameters on the growth of Chlorella vulgaris using Taguchi's experimental approach
Moheimani et al. Non-destructive hydrocarbon extraction from Botryococcus braunii BOT-22 (race B)
EP2878676A2 (en) Method using micro-algae for high-efficiency production of astaxanthin
WO2012100583A1 (zh) 一种高产率的微藻培养方法
WO2012071983A1 (zh) 一种微藻高产率异养培养的方法
Bresaola et al. Semi-continuous process as a promising technique in Ankistrodesmus braunii cultivation in photobioreactor
Yuan et al. Ammonium, nitrate, and urea play different roles for lipid accumulation in the nervonic acid—producing microalgae Mychonastes afer HSO-3-1
Fakhri et al. Biomass, pigment production, and nutrient uptake of Chlorella sp. under different photoperiods.
Zonouzi et al. Oil extraction from microalgae Dunalliela sp. By polar and non-polar solvents
Sriram et al. Biophotonic perception on Desmodesmus sp. VIT growth, lipid and carbohydrate content
Farahin et al. Phenolic content and antioxidant activity of Tetraselmis tetrathele (West) Butcher 1959 cultured in annular photobioreactor
WO2013088407A1 (en) Process for production of algal biomass
TW200930810A (en) Heterotrophic shift
Gao et al. Evaluation of a novel oleaginous filamentous green alga, Barranca yajiagengensis (Chlorophyta, Chaetophorales) for biomass, lipids and pigments production

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20191231