Л В Ладыгина - Интенсивность роста и биохимический состав микроводоросли dunaliella viridis теоб в зависимости от условий культивирования - страница 1

Страницы:
1 

УДК 639.3.594.121

Л. В. Л А Д Ы Г И Н А

ИНТЕНСИВНОСТЬ РОСТА И БИОХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МИКРОВОДОРОСЛИ DUNALIELLA VIRIDIS ТЕОБ. В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УСЛОВИЙ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ

Изучали интенсивность роста и биохимический состав зеленой микроводоросли Dunaliella viridis в зависимости от условий культивирования. Установлено, что при интенсивном культивировании водоросли максимальные плотности клеток можно получить при температуре 25 - 26°С и осве­щенности 6 тыс. люкс. Содержание белков, углеводов, липидов зависит от фазы роста и режима культивирования.

Одной из важнейших проблем марикультуры является обеспечение личинок беспозвоночных живыми кормами. Личинки мидий и устриц, выращиваемые в питом­нике, питаются только микроводорослями. В процессе роста водоросли синтезируют и накапливают разнообразные биологически активные вещества, многие из которых, в частности витамины, а также белки, углеводы, липиды являются ценными пищевыми составляющими корма. Как известно, водоросли рода Dunaliella накапливают большое количество в -каротина [7], который является одним из компонентов антиоксидантной системы и предшественником витамина А в организме животных [8]. В связи с этим, в качестве одной из составляющих корма для личинок устриц нами была выбрана микро­водоросль Dunaliella viridis. Кроме необходимого биохимического состава, кормовые виды водорослей должны обладать рядом других качеств: высокой скоростью роста, низкой требовательностью к питательной среде, способностью расти при больших плот­ностях, небольшими размерами и удобной формой для заглатывания личинками. Мик­роводоросль D. viridis в определенной степени соответствует этим требованиям.

Цель работы: изучение интенсивности роста и биохимического состава микро­водоросли D. viridis в зависимости от условий культивирования.

Материал и методы. Объектом исследования была зеленая микроводоросль D. viridis (Clorophyceae), полученная из коллекции отдела физиологии водорослей ИнБЮМ. Водоросль выращивали в режиме накопительного культивирования в колбах (V = 1 л) и полиэтиленовых мешках ( V = 18 л), на питательной среде Конвея при температуре 15°С и 25 - 26°С, круглосуточной аэрации и освещении лампами LD-40 при мощности светового потока от 1 до 10 тыс. люкс. Концентрацию клеток водорослей подсчитывали в камере Горяева под микроскопом МБИ-6. Скорость роста (ц) рассчитывали по уравне­нию ц = lg Ct - lg C0 / t x lg 2 (где C0 и Ct концентрации в начальный момент времени и через t суток) [4]. Содержание белков, углеводов, липидов и в-каротина определяли со­гласно методикам [3, 9, 10]. Концентрации белков, углеводов, липидов выражали как % к абсолютному сухому весу (% АСВ), а количество в-каротина - в мкг/мг сухой массы.

Результаты и обсуждение. Клетки микроводоросли D. viridis имеют неболь­шие размеры (9 - 12 х 6 - 12 мкм), правильную эллиптическую форму, лишены целлю­лозной и пектиновой оболочки, окружены тонкой бесцветной протоплазматической мембраной, подвижны. [2]. Они не подвержены механическим повреждениям в резуль­тате перемешивания при наращивании в больших объемах. При массовом культивиро­вании максимальная плотность клеток достигает 4 - 5 млн. кл/мл. В 1 л культуры такой плотности содержится 1,6 г сырой биомассы водоросли. При аэрации питательной среды смесью углекислого газа с воздухом урожай D. viridis можно увеличить в 2 - 3 раза [6]. Индекс пищевой ценности водоросли равен 0,68 [5].

Температурный оптимум роста микроводоросл D. viridis находится в пределах от 14 до 30°С. При изучении влияния температуры на рост водоросли было установле­но, что при температуре 15°С максимальная концентрация клеток составляла 1,82 млн.

© Л. В. Ладыгина, 2005

56 Экология моря. 2005. Вып.л/мл, а при 25 - 26°С   - 3,32 млн. кл/мл 26°С соответственно 0,343 и 0,603 сут -1 . выращивания D. viridis - 25 - 26°С (рис.1) . 3,5 п

3

Скорость роста водоросли при 15°С и 25 -Следовательно оптимальная температура для

2,5

1,5

0,5

1       2       3       4       5       6       7 8 Время, сут.

Рисунок 1. Интенсивность роста водоросли D. viridis в зависимости от темпера­туры

Figure 1. D. viridis growth rate depending on the tem­perature

Интенсивность действия света на микро­водоросли - один из важ­нейших факторов, кон­тролирующих скорость их роста и фотосинтез. При изменении интен­сивности света от 1 до 10 тыс. люкс наблюда­лось изменение плотности культуры. При освещенности 1, 6, 10 тыс. люкс концентрация клеток составляла соответственно 1,07, 4,46 и 1,82 млн. кл/мл. Максимальный рост во­доросли наблюдался при освещенности 6 тыс. люкс. При освещенности 10 тыс. люкс клетки микроводоросли продолжали делиться, но размер клеток становился неоднород­ным, основная масса клеток мельчала. Среднее значение размеров клеток при 6 и 10 тыс. люкс составляло 13,3 х 10,2 мкм и 12,6 х 8,8 мкм соответственно.

Рост микроводоросли D. viridis зависел также от типа культиватора для выра­щивания. Так, при культивировании в колбах и полиэтиленовых мешках, максимальная биомасса культуры, при одинаковых условиях культивирования, была различна. В кол­бах она была выше и составила 1,57 г/л, а в мешках - 0,79 г/л сырой биомассы. Вероят­но, интенсивность роста культуры зависела от толщины слоя культуральной среды (рис. 6 2). При толщине слоя культуральной

среды 40 мм концентрация клеток D.

■15 С-*- 25-26 С

5

viridis составляла 6 млн. кл/мл, а при уменьшении толщины слоя до 5 мм количество клеток увеличивалось до 20 млн. кл/мл [1].

Рисунок 2. Интенсивность роста водо­росли D. viridis в зависимости от типа культиватора

Figure 2. D. viridis growth rate depending on cultivator type

і

4

3

2

4     6     8     10    12    14    16    18 20 Время, сут.

[♦колбы -А-мешки]

При культивировании микро­водорослей, как корма для личинок устриц, главным условием является получение большого количества био­массы, с высоким содержанием био-

огически активных веществ.

Процесс накопления белков, углеводов, липидов в клетках D. viridis находится в зависимости от фазы роста водоросли и режима культивирования. Максимальное со­держание белков (37,1 % АСВ) было отмечено в течение экспоненциальной фазы роста, в период интенсивного накопления биомассы. Содержание углеводов и липидов соста­вило соответственно 15,2 % и 8,4 % АСВ. В конце экспоненциальной фазы отмечено повышение содержания углеводов (до 20,6 %) и снижение содержания белков. Количе­ство липидов изменялось незначительно. В стационарной фазе роста, при постоянной концентрации клеток, происходит увеличение содержания липидов и уменьшение кон­центрации белков и углеводов. Максимальное содержание липидов составляло 18 % (табл. 1). Такая закономерность накопления белков, углеводов, липидов характерна для накопительного режима культивирования водоросли, когда плотность культуры непре­рывно увеличивается, пока не достигнет максимума значений. При проточном режиме культивирования плотность культуры постоянно поддерживается на одном и том же уровне за счет изъятия части суспензии в виде урожая и заполнения свежей питательной средой. Микроводоросль при таких условиях выращивания длительное время находится в фазе экспоненциального роста, характеризующейся накоплением белков. Биохимиче­ский состав водоросли практически не изменяется.

Таблица 1. Биохимическийо состав водоросли D .viridis Table 1. Biochemical composition of D. viridis

Фаза роста

 

Содержание, % АСВ

 

 

белков

|         углеводов |

липидов

Экспоненциальная

37,1 ± 0,21

15,2 ± 0,2

8,4 ± 0,17

Стационарная

13,3 ± 0,17

18,4 ± 0,12

18,0 ± 0,10

Процесс накопления в - каротина в клетках D. viridis не совпадает с макси­мальным накоплением биомассы. Так, в экспоненциальной фазе роста при максималь­ной биомассе культуры отмечено низкое содержание в-каротина - 1,24 мкг/мг сухого веса. В стационарной фазе роста происходит увеличение содержания в-каротина в куль­туре до 11,6 мкг/мг. При исследовании содержания в-каротина в культуре, выращивае­мой в колбах и полиэти­леновых мешках, были установлены различия в его   концентрации (рис.

3).

Рисунок 3. Изменение содержания р-каротина в процессе культивирования D. viridis в колбах и меш­ках

Figure 3. Change of the р-carotene content in the proc­ess of D. viridis cultivating in he retorts and polyethyl­ene sacks

4 8        12        16        20        24 Для   D. viridis,

культивируемой в колбах, Время, сут. отмечено два пика накоп-

колбы-*-мешки ления в-каротина на 12 и

20   день выращивания.

Максимальные концентрации составили 8,8 и 11,6 мкг/мг соответственно. При культивировании в мешках наблюдалось линейное увеличение содержания в-каротина. На 24-й день выращивания максимальная концентрация составила 14,2 мкг/мг. Полу­ченные нами данные согласуются с исследованиями других авторов [1, 6]. Следова­тельно, интенсивность каротиногенеза в клетках D. viridis находится не в прямой зави­симости от стадии роста, а является функцией взаимодействия метаболической системы клетки с комплексом факторов среды [1].

Таким образом, полученные нами результаты по интенсивности роста и биохи­мическому составу водоросли D. viridis позволяют рекомендовать ее для использования в качестве добавки в пищевой рацион личинкам мидий и устриц, выращиваемых в пи­томнике. Учитывая размер клеток водоросли и строение ротового аппарата личинок, наиболее целесообразно включать ее в состав корма на поздних стадиях развития личи­нок и при подращивании спата. Включение данной водоросли в рацион гигантской уст­рицы Crassostrea gigas значительно увеличивало темп роста и выживаемость спата [11].

Выводы. 1. Оптимальными условиями для массового культивирования мик­роводоросли D. viridis являются температура 25 - 26°С, освещенность 6 тыс. люкс и аэрация смесью воздуха и углекислого газа. 2. Интенсивность роста водоросли зависит от толщины культурального слоя, с его уменьшением величина биомассы культуры увеличивается. 3. Содержание белков, углеводов, липидов в клетках водоросли зависит от фазы роста и режима культивирования. 4. Максимальные концентрации в-каротина можно получать при выращивании водоросли в полиэтиленовых мешках (вертикальных культиваторах).

1. Божков А. И., Мензянова Н. Г. Динамика роста, липидный состав и содержание В - каротина в клетках Dunaliella viridis Teod. при культивировании в разных типах фитобиореакторов // Альгология. - 1997. - 3, № 7. - С. 78 - 86.

2. Масюк Н. П. Морфология, систематика, экология, географическое распространение рода Du­naliella Teod. - Киев: Наук. думка, 1973. - 242 с.

3. Методы гидрохимических исследований основных биогенных элементов. - М.: ВНИРО,

1988. - С. 97 - 101.

4. СтейниерР., ЭдельбергЭ., ИнгрэмДж. Мир микробов. - М.: Мир, 1983. - 3. - С. 40.

5. Хребтова Т. В. Питание и пищевые потребности личинок промысловых моллюсков Черного моря в условиях культивирования: автореф. дисс. .. канд. биол. наук. - М., 1986. - 15 с.

6. Юрина Е. В. Сравнительно - физиологическая характеристика двух видов гипергалинных водорослей. - М.: Наука, 1965. - 320 с.

7. Ben Amotz A., Shaish O., Avron M. Mode of action of the massively accumulated В- carotene of Dunaliella Bardawil in protecting the alga against damage by excess irradiation // Plant Phisiol. -

1989. - 9, № 3. - P. 1040 - 1043.

8. Isler O. Carotenoids. - Basel; Stuttgart: Birkhauser verlag. 1971. - 905 p.

9. Liaaen-Jensen S., Andrewes A. G. Analyses of carotenoids and related polyene pigments// Meth. Microbiol. - 1985. - 18. - P. 235 - 255.

10. Lowry O. H., Rosebrough N. J., Faar A. L. Protein measurement with folin phenol reagent // J. Biol. Chem. 1951. - 193. - P. 265 - 275.

11. McCausland MA., Brown M. R. et. al. Evaluation of live microalgae and microalgal pastes as sup­plementary food for juvenile Pacific oysters ( Crassostrea gigas) //Aquaculture. - 1999. - 174, № 3 - 4. - P. 323 - 342.

Институт биологии южных морей НАН Украины,

г. Севастополь Получено 01.06.2005

L. V. L A D I G I N A

GROWTH RATE AND BIOCHEMICAL COMPOSITION OF DUNALIELLA VIRIDIS TEOD. DEPENDING ON THE CULTIVATING CONDITIONS.

Summary

Growth rate and biochemical composition of the microalgae Dunaliella viridis depending on the cultivat­ing conditions have been studied. It was stated that maximal densities of cells under intensive algae culti­vating could be obtained under temperature 25 - 26°С and illumination 6 thousand luxes. Algae growth intensity depends on the thickness of cultural layer. Contents of proteins, carbohydrates and lipids in the algae cells depend on the growth phase and cultivating regime. в-carotin content does not directly depend on the cultivating conditions and growth phase. Maximal concentrations of в-carotin can be obtained under algae growing in the vertical cultivators.

Страницы:
1 


Похожие статьи

Л В Ладыгина - Взаимодействие микроводорослей в смешанных культурах

Л В Ладыгина - Интенсивность роста и биохимический состав микроводоросли dunaliella viridis теоб в зависимости от условий культивирования