Увеличение содержания каротиноидов в биомассе Vischeria punctatа Vischer при культивировании в лабораторном биореакторе
https://doi.org/10.20914/2310-1202-2024-4-75-83
Аннотация
Микроводоросли Vischeria punctata Vischer, штамм IPPAS H-242 (ИФР РАН им. К.А. Тимирязева) культивировали в лабораторном фотобиореакторе, наилучшей средой для выхода биомассы стала среда Болда. Внесение в среду Болда цианокоболамина и тиамина не привели к увеличению выхода биомассы. Для увеличения содержания каротинидов в биомассе микроводорослей было использовано дозированное воздействие различных концентраций перекиси водорода: от 0,1 до 0,3 мл/л суспензии микроводорослей. Одновременно с перекисью водорода в суспензию вносили пиридоксин в концентрации 50 мг/л. Перекись и пиридоксин вносились каждые двое суток при культивировании V. punctata, которое продолжалось 10 суток. Добавки перекиси водорода приводят к снижению продолжительность экспоненциальной фазы роста в вариантах с внесением перекиси водорода 0,1 и 0,2 мл/л на 1 сутки, с внесением перекиси водорода 0,3 мл/л на 2 суток. Также в ответ на стрессовое воздействие отмечено уменьшение средних размеров клеток в популяции. В варианте с концентрацией перекиси водорода 0,3 мл/л происходит снижение популяционной емкости и содержания суммы каротиноидов в воздушно-сухой биомассе. В вариантах с внесением перекиси водорода 0,1 и 0,2 мл/л отмечено увеличение доли каротиноидов в пигментном комплексе по сравнению с контролем на 18,12±0,20 и 18,92±0,14 % соответственно. Наилучшим вариантом эксперимента стало внесение 0,2 мл перекиси водорода на 1 л суспензии микроводорослей, при этом выход биомассы достоверно не отличался от контрольного варианта, содержание суммы каротиноидов возрастает на 23,1 % по сравнению с контролем и достигает 5,97±0,27 мг/г воздушно-сухой биомассы.
Об авторах
Т. А. Кузнецова
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Россия
Россия
к.б.н., доцент, институт биомедицинских систем и биотехнологий, ул. Новороссийская, 48, г. Санкт-Петербург, 184021, Россия
М. Х. Мустафакулов
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
магистр, Институт биомедицинских систем и биотехнологий, ул. Новороссийская, 48, г. Санкт-Петербург, 184021, Россия
Список литературы
1. Дымова О.В., Новаковская И.В., Патова Е.Н. Влияние условий культивирования на содержание каротиноидов в клетках водоросли Chloromonas reticulata (Goroschankin) Gobi // Биодиагностика состояния природных и природно-техногенных систем. XVII Всероссийская науч.-практ. конф. c международным участием. Киров, 05 декабря 2019 года. Книга 2. С. 260–262.
2. Головко Т.К., Силина Е.В., Лашманова Е.А., Козловская А.В. Активные формы кислорода и антиоксиданты в живых системах: интегрирующий обзор // Теоретическая и прикладная экология. 2022. № 1. С. 17–26. doi: 10.25750/1995–4301–2022–1–017–026
3. Радюкина Н.Л., Михеева Л.Е., Карбышева Е.А. Низкомолекулярные антиоксиданты в клетках цианобактерий и растений // Успехи современной биологии. 2019. Т. 139. № 3. С. 254–266. doi: 10.1134/S0042132419030062.
4. Ядерец В.В., Карпова Н.В., Глаголева Е.В., Петрова К.С и др. Каротиноиды: обзор основных биотехнологических способов и условий получения // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2024. Т. 14, № 1(48). С. 41–54. doi:10.21285/achb.905
5. Кузнецова Т.А., Никитина М.С., Севастьянова А.Д. Направленное культивирование Chlorella sorokiniana с целью увеличения синтеза каротиноидов // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2019. Т. 81. № 4(82). С. 34–39. doi: 10.20914/2310–1202–2019–4–34–39
6. Пат. № 2758355 C1 C12N 1/12. Способ направленного культивирования биомассы микроводоросли Chlorella sorokiniana: / Е.Б. Аронова, Ю.Г. Базарнова, Ю.А. Смятская. № 2021109499. Заявл. 06.04.2021. Опубл. 28.10.2021.
7. Rodríguez-Concepción M., Avalos J., Bonet M.L. A global perspective on carotenoids: metabolism, biotechnology, and benefits for nutrition and health // Progress in lipid research (Ed. Elsevier), V. 70. P. 62–93.
8. Маслова Т.Г., Марковская Е.Ф., Слемнев Н.Н. Функции каротиноидов в листьях высших растений (обзор) // Журнал общей биологии. 2020. Т. 81. № 4. С. 297–310. doi: 10.31857/S0044459620040065
9. CCAP 887/3 Vischeria punctata. Culture Collection of algae & protozoa. URL: https://www.ccap.ac.uk/catalogue/strain887–3.
10. Каталог коллекции культур микроводорослей IPРAS (ИФР РАН им. К.А. Тимирязева). IPPAS H242 Vischeria punctata Vischer. URL: http://cellreg.org/catalog /
11. Кривова, З.В., Мальцев Е.И., Куликовский М.С. Влияние азотного голодания на жирнокислотный состав штаммов рода Vischeria // Изучение водных и наземных экосистем: история и современность: Тезисы докладов Международной научной конференции, посвящённой 150летию Севастопольской биологической станции – Института биологии южных морей имени А.О. Ковалевского и 45летию НИС «Профессор Водяницкий», Севастополь, 13–18 сентября 2021 года. Севастополь: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Институт биологии южных морей имени А.О. Ковалевского РАН", 2021. С. 591–592.
12. Babich O., Budenkova E., Kashirskikh, E., Dolganyuk V. et al. Study of the Polysaccharide Production by the Microalga Vischeria punctata in Relation to Cultivation Conditions // Life. 2022. № 12, 1614. URL: https://doi.org/10.3390/life12101614.
13. Alcaíno J., Baeza M., Cifuentes V. Cifuentes Carotenoid Distribution in Nature // Biology, Environmental Science Sub-cellular biochemistry. 2016.V. 79. P. 3-33. doi: 10.1007/978–3–319–39126–7_1
14. Пат. № 2695879 С1, RU, A23J 3/20. Способ получения пигментного комплекса из биомассы одноклеточных водорослей рода Chlorella / Ю.Г. Базарнова, Т.А. Кузнецова, Ю.А. Смятская № 2018142406. Заявл. 01.12.2018. Опубл. 29.07.2019.
15. Mulenga C., Clarke C., Meincken M. Physiological and growth responses to pollutant-induced biochemical changes in plants: A review. 2020. Pollution. 2020. Vol. 6. pp. 827-848. doi:10.22059/poll.2020.303151.821
16. Viviani, A., Verma, B. C., Giordani, T., Fambrini, M. L-Ascorbic acid in plants: From biosynthesis to its role in plant development and stress response. Agrochimica: International Journal of Plant Chemistry, Soil Science and Plant Nutrition of the University of Pisa. 2021. V. 65. № 2. P. 151-171.
17. Wang J. Hu, X., Chen, J., Wang, T. et al. The Extraction of β-Carotene from Microalgae for Testing Their Health Benefits. Foods. 2022. V. 11. P. 502. doi: 10.3390/foods11040502
18. Wang L. Liu Z., Jiang H., Mao X. Biotechnology advances in β-carotene production by microorganisms //Trends in Food Science & Technology. 2021. V. 111. P. 322-332. doi:10.1016/j.tifs.2021.02.077
19. Rozenberg J. M., Sorokin B.A., Mukhambetova A.N., Emelianova A.A. et al. Recent advances and fundamentals of microalgae cultivation technology //Biotechnology Journal. 2024. V. 19. №. 3. P. 2300725.
20. Martins C. B., Ferreira O., Rosado T., Gallardo E. et al. Eustigmatophyte strains with potential interest in cancer prevention and treatment: Partial chemical characterization and evaluation of cytotoxic and antioxidant activity //Biotechnology Letters. 2021. V. 43. P. 1487-1502. doi: 10.1007/s10529-021-03122-0
Рецензия
Для цитирования:
Кузнецова Т.А., Мустафакулов М.Х. Увеличение содержания каротиноидов в биомассе Vischeria punctatа Vischer при культивировании в лабораторном биореакторе. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2024;86(4):75-83. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2024-4-75-83
For citation:
Kuznetsova T.A., Mustafakulov M.H. Increase in carotenoid content in Vischeria punctata Vischer biomass during cultivation in a laboratory bioreactor. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2024;86(4):75-83. (In Russ.) https://doi.org/10.20914/2310-1202-2024-4-75-83
Просмотров:
119
Послать статью по эл. почте 
Оставить комментарий 
