Герасименко В.Г., Герасименко М.О., Цвіліховський М.І. та ін. Біотехнологія

Подождите немного. Документ загружается.

на початкових фазах розвитку культури доцільно барботувати

середовище повітряновуглекислотною сумішкою, що змінює

співвідношення між карбонатами і бікарбонатами. Як відомо,

під час культивування спіруліни в бікарбонатному середовищі

буде споживатися іон –НСО

, а натрій як метаболіт обміну на

копичується в середовищі, викликаючи процес зміни показника

рН в лужний бік. На думку деяких авторів, для барботування

середовища можна використовувати діоксид вуглецю біогазу.

Культивування водорості проводиться в умовах штучного

освітлення за допомогою люмінесцентних ламп ЛБ потужністю

40 Вт кожна. Лампи розміщуються групами по 12 штук над кож

ною ванною.

Весь процес нарощування біомаси спіруліни, який триває 8

діб, умовно можна поділити на чотири фази по 2 доби на кожну.

Перша фаза – адаптації. Спостереження показали, що пі

сля внесення маточної культури в свіже середовище відбуваєть

ся гальмування швидкості розмноження спіруліни. Умовно цю

фазу можна назвати фазою адаптації та відновлення синтетич

ної активності. Невисока початкова концентрація клітин і слаб

ка їх фотосинтетична активність не потребує високої освітлено

сті, тому вмикаються тільки по 3 лампи над кожною ванною, які

забезпечують освітленість відкритої поверхні в 1100 люксів.

Друга фаза розвитку культури спіруліни розпочинається

через 40–48 годин і є початком активного фотосинтезу з виді

ленням кисню. Кількість клітин зростає і це вимагає підвищен

ня інтенсивності освітлення поверхні ванн. Протягом другої

фази освітлення забезпечується 6ма лампами ЛБ, що збільшує

освітленість до 2000 люксів.

Третя фаза пов’язана з виходом за активністю нарощуван

ня культури на біологічне плато. У цей період відбувається се

парація клітин на важкі, з вищою питомою вагою від живильно

го середовища, та легкі клітини, які мають високу

фотосинтетичну активність. Ці клітини локалізуються в по

верхневому шарі лотків за рахунок вивільнення в процесі фо

тосинтезу бульбашок кисню, які підтримують їх плавучість і по

новлюються за рахунок інтенсивного споживання вуглецю. Ця

фаза теж потребує активного освітлення для підтримання син

тетичних процесів на високому рівні. У цей період на освітлен

ЧастинаII.Спеціальнібіотехнолоії

580

ня поверхні працює 9 люмінесцентних ламп, які створюють за

гальну освітленість на рівні 3000–3200 люксів.

Четверта фаза технологічного процесу пов’язана з почат

ком старіння культури. Під дією активних фотосинтетичних

процесів значна кількість необхідних для життєдіяльності речо

вин використана на синтетичні процеси. А в самому середовищі

накопичується значна кількість метаболітів, які розпочинають

гальмувати процеси фотосинтезу та створюють відповідну на

пругу в обміні. Для підвищення активного фотосинтезу вини

кає необхідність додаткового введення свіжого живильного се

редовища та підвищення інтенсивності освітлення. У цей час

використовуються усі 12 ламп, що забезпечує освітленість на

рівні 4200 люксів.

Інтенсифікувати процеси фотосинтезу у спіруліни під час

культивування її в багатоповерхових ваннах можна за допомо

гою активного перемішування суспензії. Це створює умови, за

яких частина променів буде поглинатися фотоактивними цен

трами багатьох клітин, котрі розміщуються в різних рідинних

шарах і безліч разів будуть підніматися до поверхні рідини. Пе

ремішування проводиться за допомогою мішалок в 23 оберти за

хвилину.

Примусове циркулювання рідини забезпечує піднімання з

осаду клітин, які мають більші розміри, і створює умови для

кращого їх живлення, розчинення мінеральних солей та виве

дення метаболітів з безпосередньої зони життєдіяльності окре

мих клітин. Створює також приблизно рівний температурний

режим для всіх клітин, які знаходяться в одному лотку.

На думку авторів, запропонована ними конструкція є ефек

тивнішою в порівнянні із закритими циркуляційними система

ми, розробленими американською фірмою «Літтл» та деякими

японськими фірмами, або закритими глибинними системами

інших фірм.

Розділ24.Біотехнолоіяотриманнябіомасиоднолітинноїводоростіспір"ліни

581

24.6. ВИРОЩУВАННЯ СПІРУЛІНИ ДЛЯ

ВИКОРИСТАННЯ У ФАРМАЦЕВТИЧНІЙ

ПРОМИСЛОВОСТІ

Там, де це можливо за екологічних і кліматичних умов, спі

руліну вирощують у відкритих водоймищах. Перевагою цього

методу є можливість використання природних енергетичних

ресурсів. Основні недоліки таких установок: труднощі підтри

мання чистих культур, необхідність використання системи уте

плення за несприятливих умов. Установки відкритого типу ви

користовуються в Болгарії, Італії, Мексиці, Ізраїлі, Чилі,

Бразилії, Таїланді, Індії, Китаї, США (Каліфорнія), Середній

Азії, Казахстані.

У регіонах з помірним кліматом перевагу надають культи

вуванню водорості в умовах закритого ґрунту (площинний ме

тод). Японія спіруліну вирощує у теплицях на площі 10 тис. га,

Італія – 2,5 тис. га, Франція – 3 тис. га, Україна –12 га, Молдо

ва – 1 га.

Процес вирощування здійснюється у спеціальних фітосин

тезуючих блоках. Розміщені на закритому ґрунті у теплиці (рис.

24.2) фітоблоки заповнюються поживним середовищем чітко

визначеного складу, що повторює склад води озера Чад. У фір

мі «Спіруліна ЛТД» при цьому використовується найчистіша

артезіанська вода. Оптимальними умовами для вирощування

спіруліни площинним методом є освітленість 4–6 кЛк на м

температура поживного середовища 26–28

С.

Морфологічний стан культури залежить від співвідношен

ня спіральних форм до ниткових. Стійка перевага тієї чи іншої

форми свідчить про адаптацію культури до даних умов вирощу

вання. Дрібне введення в середовище азоту і вуглецю у вигляді

бікарбонату амонію збільшує кількість спіральних форм в куль

турі (Берестов В.А., 1999).

За відсутності теплиць використовуються фітореактори,

які установлюються у будьяких пристосованих приміщеннях.

Запропоновані різні конструкції фітобіореакторів: вертикальні,

горизонтальні, поліетиленові та скляні трубчасті.

В Україні для вирощування спіруліни використовуються

вертикальні установки етажеркового типу. Тераснокаскадна

ЧастинаII.Спеціальнібіотехнолоії

582

установка для культивування мікроводоростей з раціональним

використанням природного і штучного освітлення розроблена

фахівцями Інституту ботаніки НАН України (Берестов В.А.,

1999).

В Інституті гідробіології НАН України створені закриті

трубчасті системи для масового культивування спіруліни за

гальним об’ємом майже 10000 кг гідромаси, накопичений досвід

експлуатації і оптимізовані умови її одержання. Розроблені тех

нології зневоднення біомаси, консервування і подальшої пере

робки. Спільно з Інститутом харчування МОЗ України прове

дена медикобіологічна оцінка одержаної біомаси, розроблені й

апробовані на практиці низка технологій харчового і фармацев

тичного використання препаратів, одержаних на основі водоро

стей (Берестов В.А., 1999).

Перевага установок закритого типу перед відкритими поля

гає у можливості підтримки чистоти культури, наявності авто

матизації, створенні умов, які б перешкоджали забрудненню

Розділ24.Біотехнолоіяотриманнябіомасиоднолітинноїводоростіспір"ліни

583

Рис. 24.2. Загальний вигляд технології вирощування епіруліни

у фірмі «Спіруліна ЛТД» м. Миколаїв

(за Берестовим В. А., 1999)

суспензії та забезпеченні високої продуктивності штамів водо

ростей, що культивуються.

Україна стала 61ю державою світу, яка культивує спірулі

ну. В Росії вирощують спіруліну у невеликій кількості у

Московському університеті (МДУ), а в промисловому масшта

бі – в м. Сочі (ТОВ «АгроВікторія»). Усі вони реалізують віта

мінний продукт під назвою «СПЛАТ». Одна таблетка містить

0,25 г чистої спіруліни і майже 0,25 г добавок, які покращують її

смак і розчинність. Серед країн СНД Україна має найбільші до

сягнення щодо опанування технології вирощування синьозеле

них водоростей та вивчення їх лікувальних і профілактичних

властивостей при багатьох захворюваннях людей.

Численними дослідженнями було встановлено, що біомаса

спіруліни містить абсолютно усі речовини, необхідні людині

для нормальної життєдіяльності. Спіруліна є універсальним

біопротектором і біокоректором системної дії, який забезпечує

усунення більш ніж 300 «поломок» у нашому організмі на різ

них стадіях (Берестов В.А., 1999).

У клітинній стінці S.platensis містяться альгінати – унікаль

ні біосумісні поліаніонні (кислі) поліцукри, які мають власти

вість звільнювати організм людини і тварин від радіонуклідів

(стронцію, цезію) і важких металів (свинцю, кадмію тощо).

В колишньому Радянському Союзі препарат зі спіруліни

мав назву «Продукт № 001А», а його склад і характеристики бу

ли засекречені.

ЧастинаII.Спеціальнібіотехнолоії

584

Контрольні питання

1. Загальна характеристика спіруліни. Що є характерною оз

накою цієї водорості?

2. Які перспективи вирощування та використання біомаси

спіруліни?

3. Які біогенні елементи повинні обов’язково входити до скла

ду живильного середовища для вирощування спіруліни?

4. Які типи живлення характерні для спіруліни?

5. Від чого залежить хімічний склад і поживна цінність спіру

ліни?

6. На які біогенні елементи багата спіруліна?

7. На якому поживному середовищі культивується спіруліна

у штучних умовах?

8. Які аспекти і перспективи використання спіруліни?

9. Ким і коли в Україні було розроблено біотехнологію виро

щування спіруліни для використання у годівлі сільськогос

подарських тварин?

Розділ24.Біотехнолоіяотриманнябіомасиоднолітинноїводоростіспір"ліни

585

ОСНОВНА ЛІТЕРАТУРА

1. Артамонов В.И. Биотехнология — агропромышленному ком

плексу. — М.: Наука, 1989. — 160с.

2. Бейли Дж., Оллис Д. Основы биохимической инженерии:

Пер. с англ.: В 2 ч. — М.: Мир, 1989. — Ч. 1 — 692 с.; Ч. 2 — 590

с.

3. Берестов В.А. Спирулина — наше здоровье и долголетие. —

Николаев: МПКФ „Спирулина ЛТД», 1999. — 28с.

4. Биоконверсия в управлении агроэкосистемами / Городний

Н.М., Тивончук С.А., Бэрри Э.С., Быкин А.В. — К.: УкрИНТЭИ,

1996. — 232с.

5. Биология клетки в культуре / Никольский Н.Н., Вахтин Ю.Б.,

Игнатова Т.Н. и др. — Л.: Наука, 1984. — 270 с.

6. Биотехнология / Под редакцией Баева А.А. — М.: Наука,

1984. — 309 с.

7. Биотехнология: Учебн. пособие для вузов. В 8 кн. / Под ред.

Егорова Н.С., Самуилова В.Д. — М.: Высш. шк., 1987–1988.

– Кн. 1: Проблемы и перспективы / Егоров Н.С., Олексин

А.В., Самуилов В.Д. — М.: Высш. шк., 1987. — 159 с.

– Кн. 2: Современные методы создания промышленных

штаммов микроорганизмов / Дебабов В.Г., Лившиц В.А. —

М.: Высш. шк., 1988. — 208 с.

– Кн. 3: Клеточная инженерия / Бутенко Р.Г., Гусев М.В., Кир

кин А.Ф. и др. — М.: Высш. шк., 1987. — 127с.

– Кн. 4: Автоматизация биотехнологических исследований /

Зудин Д.В., Кантере В.М., Угодчиков Г.А. — М.: Высш. шк.,

1988. — 112 с.

– Кн. 5: Производство белковых веществ / Быков В.А., Мана

ков М.Н., Паноримов В.И. и др. — М.: Высш. шк., 1987. —

142 с.

– Кн. 6: Микробиологическое производство биологических ак

тивних веществ и препаратов / Быков В.А., Крылов И.А., Ма

наков М.Н. и др. — М.: Высш. шк., 1987. — 143 с.

– Кн. 7: Иммобилизованные ферменты / Березин И.В., Клеч

ко Н.Л., Левашов А.В. и др. — М.: Высш. шк., 1987. — 159 с.

– Кн.8: Инженерная ензимология / Березин И.В., Клесов А.А.,

Швядас В.К. и др. — М.: Высш. шк., 1987. — 143 с.

586

Біотехнолоія

8. Біопалива (технології, машини і обладнання) / Дубровін В.,

Корчемний М., Масло І. та ін. — К.: ЦТІ «Енергетика і елек

трифікація», 2004. — 256 с.

9. Вермикультура: производство и использование / Повхан М.Ф.,

Мельник И.А., Андриенко В.А. и др. — К.: УкрИНТЭИ, 1994. —

128 с.

10. Герасименко В.Г. Биотехнология: Учебн. пособие. — К.:

Высш. шк., 1989. – 343 с.

11. Герасименко В.Г. Біотехнологічний словник. — К.: Вища

шк., 1991. — 167 с.

12. Герасименко В.Г., Герасименко М.О. Біотехнологія у тварин

ництві // у підручнику «Генетика сільськогосподарських

тварин». — К.: «Урожай», 1996. — С. 188–233.

13. Девис Р., Ботстайн Д., Рот Дж. Методы генетической инже

нерии. Генетика бактерий. — М.: Мир, 1984. — 176 c.

14. Елинов Н.П. Основы биотехнологии. — СанктПетербург:

Наука, 1995. – 600 с.

15. Иммобилизованные клетки / Рыбальский Н.Г., Чаплина

И.Г. — М.: ВНИИПИ, 1990. — 108 с.

16. Инженерная энзимология (иммобилизованные ферменты и

другие биологически активные вещества) / Скородумова О.В.,

Рыбальский Н.Г. — М.: ВНИИПИ, 1990. — 87 с.

17. Клонирование ДНК. Методы: Пер. с англ. / Под ред. Глове

ра Д. — М.: Мир, 1988. – 538 с.

18. Коротяев А.И., Лищенко Н.Н. Молекулярная биология и ме

дицина. — М.: Медицина, 1987. – 288 с.

19. Маниатис Т., Фрич З., Сэмбрук Дж. Методы генетической

инженерии. Молекулярное клонирование. — М.: Мир, 1984.

– 48 с.

20. Належна виробнича практика (GMP) та належна дистриб’ю

торська практика (GDP) ветеринарних препаратів / За ред.

Головка А.М. , Вербицького П.І. — К.: Реферат, 2003. — 96 с.

21. Ніколайчук В.І., Горбатенко І.Ю. Генетична інженерія. —

Ужгород, 1999. – 101 с.

22. Сассон Альбер. Биотехнология: свершения и надежды. — М.:

Мир. 1987. – 441 с.

23. Kompost und Wurmhumus / Sulzberger, Robert. — Zurich:

BLV, 1998. — 128 c.

ОСНОВНАЛІТЕРАТУРА

587

РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА

1. Актуганов Г.Э., Мелентьев А.И., Широков А.В. Коллоидный

хитозан как афинный адсорбент для очистки хитозаназы

штамма Bacillus sp. 739 //Биотехнология. — 2003. — № 6. —

С. 3–9.

2. Биотехнология в современном мире: польза и риски /Под ре

дакцией Блюма Я.Б. //Цитология и генетика. — 2002.– № 1.

— С. 59–80.

3. Гелетуха Г., Кобзарь С. Впровадження біогазових установок

у сільському господарстві України //Пропозиція. — 2001. —

№ 11. — С. 26–27.

4. Жарникова И.В. Структурированный керамический носи

тель с магнитным материалом для иммобилизации антител

// Биотехнология. — 2004. — № 1. — С. 71–76.

5. Зарецкая Е.С., Глюшинский И.В., Зорин С.Н. и др. Количе

ственная оценка содержания органической формы микро

элемента селена в составе биомассы одноклеточной сине

зеленой водоросли Spirulina platensis //Биотехнология. —

2003. — № 4. — С. 75–82.

6. Йенс Бо ГольмAНільсен, Теодоріта Аль Сеаді. Огляд сучасного

стану виробництва біогазу в Європі //Пропозиція. — 2002.

— № 11. — C.80–82.

7. Кир’яченко С.П., Прокопенко Л.С. Використання біомаси Spi

rulina platensis на кормові та харчові цілі /огляд зарубіжної

літератури/. — Черкаси: ЧеркасМТЦНТЕІ, 1995. — 44с.

8. Левчук Ю.М. Вклад Нобелевских лауреатов в биохимию и мо

лекулярную биологию. //Український біохімічний журнал.

— 2003. –т. 75, № 5. — С. 128–150.

9. Коваленко Г.А., Комова О.В., Симаков А.В. и др. Углеродсодер

жащие макроструктурированные керамические носители

для адсорбционной иммобилизации ферментов и микроор

ганизмов. ІІ. Биокаталитические свойства адсорбирован

ной глюкоамилазы //Биотехнология. — 2002. — № 5. —

C. 81–93.

10. Коваленко Г.А., Сухинин С.В., Симаков А.В. и др. Роторно

инерционный биореактор для гетерогенных биокаталити

ческих процессов. І. Ферментный гидролиз крахмала //

Биотехнология. — 2004. –№ 1. — С. 83–90.

588

Біотехнолоія

11. Хитин и хитозан: Получение, свойства и применение / Под

ред. Скрябина Г.К., Вихоревой Г.А., Варламова В.П. — М.:

Наука, 2002. — 368с.

12. Шагинурова Г.Э., Сироткин А.С., Емельянов В.М. и др. Полу

чение и культивирование гранул аэробных микроорганиз

мов в отъемнодолевом процессе очистки сточных вод. //

Биотехнология. — 2003. — № 3. — С. 80–89.

13. Ясенецький В., Клименко В. Світові тенденції розвитку біога

зових установок / Пропозиція. — 2001. — № 12. — С. 92–95.

РЕКОМЕНДОВАНАЛІТЕРАТУРА

589