vestibИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия биологических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Biological Series1029-89402524-230XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"vestib-319Research ArticleСтатьиПРОДУКТИВНОСТЬ И ПИГМЕНТНЫЙ КОМПЛЕКС СИНЕ-ЗЕЛЕНОЙ ВОДОРОСЛИ SPIRULINA PLATENSIS ПРИ ЧАСТИЧНОЙ ЗАМЕНЕ БИКАРБОНАТА НАТРИЯ НА ГИДРОКСИД НАТРИЯ В СРЕДЕ КУЛЬТИВИРОВАНИЯPRODUCTIVITY AND PIGMENT COMPLEX OF BLUE-GREEN ALGA SPIRULINA PLATENSIS AFTER PARTIAL SUBSTITUTION OF SODIUM BICARBONATE WITH SODIUM HYDROXIDE IN CULTURE MEDIUMВязовЕ. В.ViazauY. V.

мл. науч. сотрудник

ул. Академическая, 27, 220072

Junior researcher

27, Akademicheskaya Str., 220072

viazau@yahoo.comМананкинаЕ. Е.ManankinaE. E.

канд. биол. наук, науч. сотрудник

ул. Академическая, 27, 220072

Ph. D. (Biol.), Researcher

27, Akademicheskaya Str., 220072

room454@mail.ruФилипчикЕ. А.FilipchikE. A.

стажер мл. науч. сотрудника

ул. Академическая, 27, 220072

Junior researcher trainee

27, Akademicheskaya Str., 220072

lenafil050494@mail.ruГончарикР. Г.GoncharikR. G.

мл. науч. сотрудник

ул. Академическая, 27, 220072

Junior researcher

27, Akademicheskaya Str., 220072

rusgon@mail.ruШалыгоН. В.ShalygoN. V.

член-корреспондент, д-р биол. наук, заведующий лабораторией

ул. Академическая, 27, 220072

Corresponding Member, D. Sc. (Biol.), Head of the Laboratory

27, Akademicheskaya Str., 220072

shalygo@ibp.org.byИнститут биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси, МинскInstitute of Biophysics and Cell Engineering of the National Academy of Sciences of Belarus, Minsk20171512201704712Copyright © Вязов Е.В., Мананкина Е.Е., Филипчик Е.А., Гончарик Р.Г., Шалыго Н.В., 20172017Вязов Е.В., Мананкина Е.Е., Филипчик Е.А., Гончарик Р.Г., Шалыго Н.В.Viazau Y.V., Manankina E.E., Filipchik E.A., Goncharik R.G., Shalygo N.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestibio.belnauka.by/jour/article/view/319

Изучены продуктивность и содержание хлорофилла а, каротиноидов и фикоцианина в биомассе сине-зеленой водоросли спирулины (Spirulina platensis) при частичной замене NaHCO3 на NaOH в среде культивирования. Показано, что замена 25, 50, 65 и 75 % NaHCO3 (4,2; 5,88; 8,4 и 12,6 г/л) на NaOH (0,05; 0,10; 0,13 и 0,15 г/л соответственно) в питательной среде не влияет на продуктивность водоросли по сравнению с контролем (стандартная питательная среда Заррука, содержащая 16,8 г/л NaHCO3 ), а количество хлорофилла а и каротиноидов (виолаксантина, лютеина и β-каротина) во всех опытных вариантах остается на уровне контроля. В то же время использование модифицированной питательной среды приводило к снижению количества фикоцианина, который не только является фотосинтетическим пигментом, но и признан одним из наиболее эффективных антиоксидантов. При замене 65 и 75 % NaHCO3 на NaOH содержание фикоцианина уменьшалось на 16 и 34 % соответственно. Использование гидроксида натрия вместо бикарбоната натрия в среде культивирования позволило существенно снизить затраты на получение биомассы спирулины. Согласно полученным результатам, показателем качества биомассы спирулины при частичной замене NaHCO3 на NaOH в питательной среде является уровень таких фотосинтетических пигментов, как хлорофилл а или каротиноиды, но не уровень фикоцианина. 

It has been shown that the partial substitution of NaHCO3 with NaOH in the culture medium of Spirulina platensis does not lead to a change in productivity of the algal culture. Substitution of 25 to 50 % of sodium bicarbonate with sodium hydroxide makes it possible to obtain biomass with a similar content of key pigments as compared to the control (standard Zarrouk medium) while allowing for a significant reduction in the cost of reagents for the preparation of culture medium. 

модифицированная среда ЗаррукапигментыпродуктивностьSpirulina platensismodified Zarrouk mediumpigmentsproductivitySpirulina platensisРабота выполнена в рамках Государственной программы Республики Беларусь «Наукоемкие технологии и техника» (грант № 33, 2016–2020 гг.).This work was supported by the State Program of the Republic of Belarus “Science-intensive technologies and equipment”, grant no. 33 (2016‒2020).ReferencesCurrent knowledge on potential health benefits of Spirulina / A. Belay [et al.] // J. of Appl. Phycology. – 1993. – Vol. 5. – P. 235–241.Belay A., Ota Y., Miyakawa K., Shimamatsu H. Current knowledge on potential health benefits of Spirulina. Journal of Applied Phycology, 1993, vol. 5, pp. 235–241.Henrikson, R. Earth Food Spirulina : How this remarkable blue-green algae can transform your health and our planet / R. Henrikson. – California, USA : Ronore Interprises Inc., 1989. – 180 p.Henrikson R. Earth Food Spirulina. California, USA, Ronore Interprises Inc., 1989. 180 p.Santillan, C. Mass production of Spirulina / C. Santillan // Experientia. – 1982. – Vol. 38, N 1/3. – P. 40–43.Santillan C. Mass production of Spirulina. Experientia, 1982, vol. 38, no. 1/3, pp. 40–43.Spirulina platensis (Arthrospira): physiology, cell-biology and biotechnology / ed. A. Vonshak. – London : Taylor & Francis Ltd, 1997. – 233 p.Spirulina platensis (Arthrospira): physiology, cell-biology and biotechnology, in Vonshak A. (ed.). London, Taylor & Francis Ltd, 1997. 233 p.Мельников, С. С. Спирулина : справ. пособие в вопросах и ответах / С. С. Мельников ; ред. И. Д. Волотовский ; рец.: Л. Г. Емельянов, А. И. Заболотный ; Нац. акад. наук Беларуси, Ин-т биофизики и клеточной инженерии. – Минск : Право и экономика, 2005. – 51 с.Mel’nikov S. S. Spirulina: reference book of questions and answers, in Volotovskii I. D. (ed.), National Academy of Sciences of Belarus, Institute of Biophysics and Cell Engineering. Minsk, Law and Economics, 2005. 51 p. (in Russian).Zarrouk, C. Contribution à létude dune cyanophycée: influence de divers facteurs physiques et chimiques sur la croissance et la photosynthèse de Spirulina maxima : Ph. D. thesis / C. Zarrouk. – Paris, 1966. – 138 p.Zarrouk C. Contribution à létude dune cyanophycée: influence de divers facteurs physiques et chimiques sur la croissance et la photosynthèse de Spirulina maxima. Ph. D. thesis. Paris, 1966. 138 p.The effect of sodium bicarbonate supplementation on growth and biochemical composition of marine microalgae cultures / D. A. White [et al.] // J. of Appl. Phycology. – 2013. – Vol. 25. – P. 153.White D. A., Pagarette A., Rooks P., Ali S. T. The effect of sodium bicarbonate supplementation on growth and biochemical composition of marine microalgae cultures. Journal of Applied Phycology, 2013, vol. 25, pp. 153–165.Madkour, F. F. Production and nutritive value of Spirulina platensis in reduced cost media / F. F. Madkour, A. E. Kamil, H. S. Nasr // Egypt. J. of Aquatic Res. – 2012. – Vol. 38. – P. 51–57.Madkour F. F., Kamil A. E., Nasr H. S. Production and nutritive value of Spirulina platensis in reduced cost media. Egyptian Journal of Aquatic Research, 2012, vol. 38, pp. 51–57.Pumas, P. Cultivation of Arthrospira (Spirulina) platensis using low cost medium supplemented with lac wastewater / P. Pumas, C. Pumas // Chiang Mai J. of Sci. – 2016. – Vol. 43, N 5. – P. 1037–1047.Pumas P., Pumas C. Cultivation of Arthrospira (Spirulina) platensis using low cost medium supplemented with lac wastewater. Chiang Mai Journal of Science, 2016, vol. 43, no. 5, pp. 1037–1047.Cost-efficient cultivation of Spirulina platensis by chemical absorption of CO2 into medium containing NaOH / J-Y. Jung [et al.] // Korean J. of Chem. Engineering. – 2015. – Vol. 32. – P. 2285–2289.Jung J.-Y., Yang J.-W., Kim K., Hwang K.-T., Jung S. M., Kwon J. H. Cost-efficient cultivation of Spirulina platensis by chemical absorption of CO2 into medium containing NaOH. Korean Journal of Chemical Engineering, 2015, vol. 32, pp. 2285–2289.Бородина, А. В. Способ культивирования Spirulina (Arthrospira) platensis / А. В. Бородина, И. Н. Гудвилович // Экология моря. – 2005. – Вып. 70. – C. 20–23.Borodina A. V., Gudvilovich I. N. Spirulina (Arthrospira) platensis cultivation method. Ekologiia moria [Sea ecology], 2005, rel. 70, pp. 20–23 (in Russian).Promotive effect of 5-aminolevulinic acid on the growth and photosynthesis of Spirulina platensis / K. Sasaki [et al.] // J. of Fermentation and Bioengineering. – 1995. – Vol. 79, N 5. – Р. 453–457.Sasaki K., Marquez F. J., Nishio N., Nagai S. Promotive effect of 5-aminolevulinic acid on the growth and photosynthesis of Spirulina platensis. Journal of Fermentation and Bioengineering, 1995, vol. 79, no. 5, pp. 453–457.The identification of chlorophyll and its derivatives in the pigment mixtures: HPLC-chromatography, visible and mass spectroscopy studies / S. V. Milenković [et al.] // Advanced Technologies. – 2012. – Vol. 1. – P. 16–24.Milenković S. V., Zvezdanović J. B., Anđelković T. D., Marković D. Z. The identification of chlorophyll and its derivatives in the pigment mixtures: HPLC-chromatography, visible and mass spectroscopy studies. Advanced Technologies, 2012, vol. 1, pp. 16–24.Forni, E. HPLC separation and fluorimetric estimation of chlorophylls and pheophytins in fresh and frozen peas / E. Forni, M. Ghezzi, A. Polesello // Chromatography. – 2012. – Vol. 1. – P. 120–124.Forni E., Ghezzi M., Polesello A. HPLC separation and fluorimetric estimation of chlorophylls and pheophytins in fresh and frozen peas. Chromatography, 2012, vol. 1, pp. 120–124.C-Phycocyanin: a biliprotein with antioxidant, anti-inflammatory and neuroprotective effects / C. Romay [et al.] // Curr. Protein and Peptide Sci. – 2003. – Vol. 4, N 3. – P. 207–216.Romay C., González R., Ledón N., Remirez D., Rimbau V. C-Phycocyanin: a biliprotein with antioxidant, antiinflammatory and neuroprotective effects. Current Protein and Peptide Science, 2003, vol. 4, no. 3, pp. 207–216.Avissar, Y. J. The common origins of the pigments of life – early steps of chlorophyll biosynthesis / Y. J. Avissar, P. A. Möberg // Photosynthesis Res. – 1995. – Vol. 44. – P. 221–242.Avissar Y. J., Möberg P. A. The common origins of the pigments of life – early steps of chlorophyll biosynthesis. Photosynthesis Research, 1995, vol. 44, pp. 221–242. DOI: 10.1007/BF00048596

The authors declare that there are no conflicts of interest present.