The effect of diverse nitrogen sources in the nutrient medium on the growth of the green microalgae Chromochloris zofingiensis in the batch culture

Аннотация

Исследовали влияние трёх источников азота в питательной среде — нитрата натрия (NaNO₃), мочевины (CO(NH₂)₂) и хлорида аммония (NH₄Cl) — на морфофизиологические характеристики зелёной микроводоросли Chromochloris (Chlorella) zofingiensis как потенциального промышленного источника липидов и кетокаротиноида астаксантина. Водоросль выращивали методом накопительной культуры в стеклянных конических колбах при начальной численности клеток (n) во всех вариантах около 2,3·10⁶ кл·мл⁻¹, содержании сухого вещества (СВ) 0,06 г·л⁻¹, интенсивности ФАР 120 мкмоль фотонов·м⁻²·с⁻¹, температуре +20…+21 °C и скорости продувки культур воздухом 0,3 л·мин⁻¹·л⁻¹. Концентрация всех источников азота в модифицированной питательной среде BBM в пересчёте на атомарный азот (N) составляла 8,83 ммоль·л⁻¹, продолжительность культивирования ― 17 суток. Регистрировали динамику n и объёмов клеток, содержания в культурах СВ, хлорофиллов (Хлa и Хлb), суммарных каротиноидов и липидов, концентрации N в среде и её pH. Показано, что скорость роста, размерная структура клеточных популяций и химический состав биомассы существенно зависели от химической формы азота в питательной среде. NH₄Cl уже на 2-е сутки вызвал ингибирование деления, разбухание, агрегацию и обесцвечивание клеток, а на 7-е сутки ― гибель культуры. Клетки C. zofingiensis поглощали NaNO₃ и CO(NH₂)₂ из среды со сходной скоростью (0,626 и 0,631 ммоль N·л⁻¹·сут⁻¹ соответственно), однако культура, выращиваемая на CO(NH₂)₂, отставала в росте и отличалась существенным уменьшением объёмов клеток и снижением в них содержания пигментов. Средняя продуктивность по сухому веществу (P_СВ) при росте на CO(NH₂)₂ [(0,086 ± 0,004) г·л⁻¹·сут⁻¹] была на 32,6 % ниже, чем при росте на NaNO₃ [(0,114 ± 0,005) г·л⁻¹·сут⁻¹]. В то же время по продуктивности по липидам (P_лип) культуры не различались (28 и 26 мг·л⁻¹·сут⁻¹ соответственно), а массовая доля липидов в СВ была достоверно выше в варианте CO(NH₂)₂ — 31,6 % против 23,1 % в варианте NaNO₃. В экономическом аспекте отставание карбамидной культуры по P_СВ не является критичным, так как компенсируется снижением затрат на реагенты для питательной среды (примерно на 230 %) и более высоким содержанием липидов в биомассе. Это обстоятельство служит основанием для продолжения исследований C. zofingiensis как потенциального источника липидов с использованием мочевины в качестве единственной формы азота в питательной среде.

Ключевые слова: Chromochloris zofingiensis, периодическая культура, азотное питание, рост, пигменты, липиды