Цикл "жизни" микроводоросли хлорелла

CYCLE OF "LIFE" OF MICROALGAE CHLORELLA

Komissarova Alyona Vitalievna

4th year student, Environmental safety of technical systems, Moscow Polytechnic University, Moscow

Ikromova Sitora Bokhodir kizi

4th year student, Environmental safety of technical systems, Moscow Polytechnic University, Moscow

Yermakova Lidia Sergeevna

Scientific adviser, Ph.D., associate professor of the CPD, Moscow Polytechnic University, Moscow

Kudryavtseva Julia Sergeevna

Academic Supervisor, Lecturer, CPD, Moscow Polytechnic University, Moscow

Аннотация. В данной статье представлен цикл "жизни" микроводоросли хлорелла: ее культивирование и использование в современном мире.

Abstract. This article presents the cycle of "life" of the microalgae Chlorella: its cultivation and use in the modern world.

Ключевые слова: микроводоросль; хлорелла; условия культивирования; целесообразность применения.

Keywords: microalgae; Chlorella; cultivation conditions; expediency of application.

В настоящее время большое внимание уделяется исследованиям, связанным с культивированием и использованием микроводорослей, а также продуктов их переработки. Из микроводорослей получают биотопливо, пищевые добавки, добавки в корма для животных, ненасыщенные жирные кислоты, полисахариды, антиоксиданты и красители. Все эти биотехнологические продукты находят широкое применение во многих областях промышленности и сельского хозяйства. Одним из самых широко исследуемых и перспективных представителей зеленых микроводорослей является Chlorella vulgaris.

Зеленая водоросль Chlorella vulgaris – долгожительница нашей планеты благодаря своей уникальной клеточной структуре. Интерес к хлорелле определяется богатейшим составом биологически активных веществ, высокой их концентрацией и сравнительно простой технологией получения больших количеств биомассы. В сельском хозяйстве суспензию водорослей вводят в корм свиней, птиц и рыб, используют в очистке сточных вод. В некоторых странах ее применяют для обогащения продуктов питания биологически ценными питательными веществами. Показано, что хлорелла содержит в 5 раз больше хлорофилла, чем спирулина и люцерна. Сверхпрочные стенки клетки позволяют ей быть устойчивой к действию различных токсических факторов. К тому же она обладает бактерицидными свойствами и способна нейтрализовать действие ядовитых веществ.

В домашних условиях хлореллу обычно выращивают на среде Тамия, где в качестве азотного питания предпочтителен нитрат калия ( ). Однако она может расти и на других формах азота: нитрате аммония ( ), карбонате аммония ( ). Установлено, что культивирование на среде Тамия способствует возникновению недостатка азота и накоплению калия, что сопровождается подщелачиванием среды. Для устранения избытка калия предлагается использовать в качестве источника азота мочевину ( ). Причем мочевина наиболее пригодна для интенсивного культивирования хлореллы в нестерильных условиях альгобактериального ценоза.

Для роста и развития хлореллы необходимы вода, минеральные вещества, углекислый газ для фотосинтеза и кислород для дыхания, а также оптимальная температура среды обитания и освещенность. Микроводоросли хорошо растут как при естественном, так и искусственном освещении культуры. Однако, у второго метода есть ряд преимуществ по сравнению с первым. Прежде всего, это независимость от погодных условий и возможность использовать установки, снабженные светильниками в течение всего года. При искусственном освещении, помимо света, культура получает тепло. При включенных светильниках в культуре поддерживается оптимальная температура и можно достичь максимального использования света, когда они погружены в суспензию. Недостаток света и питания задерживает развитие клеток на длительное время. Условия для наилучшего размножения хлореллы на разных стадиях могут существенно меняться. Так, например, установлено, что для процесса подготовки к размножению необходимо усиленное питание клеток фосфором и серой, а для более интенсивного роста - азотом и железом. Одним из факторов повышения урожайности является температура. Повышение температуры приводит к увеличению концентрации клеток. При температуре 30...35 *С насчитывается максимальное количество клеток. Свыше 36 *С концентрация клеток резко снижается. Также, при минусовых температурах клетки не погибают, и длительное время могут находиться в замороженном состоянии. На интенсивность развития и продуктивность клеток отрицательное влияние оказывает перепад дневных и ночных температур более пяти градусов. Однако, как показали исследования, переменный температурный режим 30–35 *С более благоприятен для роста хлореллы в культуре, чем постоянные температуры 30 или 35 *С. Поэтому при культивировании хлореллы допускается колебание температуры в пределах 5 *С.

С увеличением плотности клеток необходимо увеличивать мощность подачи углекислого газа. Также на ускоренный прирост оказывает дополнительное введение азотных удобрений. Ещё один из важных факторов, который нужно учитывать, является правильный подбор конструкции системы культивирования. В настоящее время для выращивания микроводорослевой биомассы используются открытые (пруды, резервуары) и разнообразные по конструкции закрытые сооружения.

В современном мире все больше расширяются сферы применения микроводорослей. Давно доказано полезность микроводорослей в различных сферах деятельности, например:

• в животноводстве­­ - целесообразность применения хлореллы заключается в том, что она способствует более полной усвояемости кормов и соответственно получению дополнительных привесов, увеличению молочной продуктивности, повышению яйценоскости кур, лучшей сохранности поголовья, а также позволяет снизить применение лекарственных препаратов, в том числе антибиотиков, для лечения животных (это позволит получать животноводческую продукцию более высокого качества);
• в качестве биотоплива - в настоящее время за счет топливно-энергетических ресурсов, произведенных из биомассы, покрывает 35% энергопотребления развивающихся стран. Вторым, – еще более весомым, – аргументом в пользу топлив, приготовленных из растительного сырья, является настоятельная необходимость снижения негативного антропогенного воздействия на климат планеты. Постепенное замещение углей, природного газа и продуктов нефтеперегонки, биотопливом, произведенным из возобновляемого растительного сырья обеспечит восстановление и сохранение баланса углекислоты в атмосфере. В этой связи поиски и промышленное освоение альтернативного растительного сырья высокой продуктивности для получения биотоплив более чем актуально.
• Сельское хозяйство;
• Еда;
• Медицина/ косметология -  хлорелла обладает рядом полезных свойств, таких как: высокое содержание качественного белка; содержание незаменимых аминокислот; наличие большого количества витаминов; высокое содержание масел. В составе водоросли витамин, а также железо, магний и цинк. Исследования показали, что хлорелла поддерживает здоровую функцию гормонов, понижает кровяное давление и уровень холестерина, и участвует в детоксикации организма.
• Очистка сточных вод и т.д.

До настоящего времени во всём мире хлорелла используется в виде суспензии, сухой биомассы (порошка или таблеток) или пасты.