Cultivarea algelor Dobroja.pdf

7/24/2019 Cultivarea algelor Dobroja.pdf

1/173

UNIVERSITATEA DE STAT DIN MOLDOVA

Laboratorul de Cercetri tiinifice Algologie

Sergiu DOBROJAN, Victor ALARU,

Vasile ALARU, Victor MELNIC, Galina DOBROJAN

CULTIVAREA ALGELOR

Monografie

Chiinu, 2016


2/173

CZU 633.529.3C 94

S. Dobrojan, V. alaru i al.

CEP USM, 2016ISBN 978-9975-71-736-6

Descrierea CIP a Camerei Naionale a Crii

Aprobat de:

Departamentul Bologe Ecologe,

Conslul Facult de Bologe Pedologe,

Senatul Unverst de Stat dn Moldova

Recenzeni:Valeru RUDiC, doctor habilitat, profesor universitar,academician;

Ludmla RUDi, doctor, confereniar cercettor;

Vera MiSCU,doctor, confereniar cercettor

Monografia este elaborat n cadrul Proiectului 14.819.18.02._A

Cultivarea algelor: Monografie / Sergiu Dobrojan, Victor alaru, Vasilealaru [et al.]; Univ. de Stat din Moldova, Lab. de Cercet. t. Algologie. Chiinu: CEP USM, 2016. 173 p.Bibliogr.: p. 118-128 (169 tit.). 50 ex.

ISBN 978-9975-71-736-6.633.529.3

C 94


3/173

3

CUPRINS

Introducere ..................................................................................................................... 6

CAPITOLUL ICULTIVAREA ALGELOR NECESITATE ACTUAL....................................... 7

1.1. Argumentele privind necesitatea cultivrii algelor ................................................. 71.2. Producia mondial de biomas algal .................................................................. 10

CAPITOLUL II

CARACTERISTICA GENERAL A PROCESULUI DE CULTIVARE AALGELOR.................................................................................................................. 15

CAPITOLUL IIICOLECTAREA PROBELOR DE ALGE PENTRU CULTIVARE...................... 17

3.1. Colectarea probelor de alge din ecosistemele acvatice ......................................... 173.2. Colectarea algelor bentonice ................................................................................. 193.3. Colectarea algelor de perifiton .............................................................................. 193.4. Colectarea algelor edafice ..................................................................................... 193.5. Colectarea algelor aerofile .................................................................................... 20

CAPITOLUL IV

OBINEREA CULTURILOR DE ALGE DENSE................................................. 214.1. Obinerea culturilor brute ...................................................................................... 214.2. Obinerea culturilor monoalgale ........................................................................... 22

4.2.1. Metoda dilurii ........................................................................................ 224.2.2. Metoda microvegetal ............................................................................. 234.2.3. Metoda de selectare a culturilor algologice ............................................ 234.2.4. Metoda de inoculare a algelor n interiorul agarului ............................... 244.2.5. Metoda de separare a algelor prin centrifugare i sedimentare ............... 244.2.6. Metoda de obinere a monoculturilor din culturi brute dense ................. 25

4.2.7. Selectarea monoculturilor prin intermediul fototaxisului ........................ 26

CAPITOLUL V

OBINEREA CULTURILOR ALGALE PURE (AXENICE).............................. 27

5.1. Obinerea culturilor algale pure prin utilizarea antibioticelor ............................... 275.2. Utilizarea metodelor de filtrare pentru nlturarea bacteriilor din culturile

de microalge .......................................................................................................... 335.3. Metoda de obinere a culturilor algale pure utiliznd mediile agarizate ............... 34


4/173

4

5.4. Utilizarea metodelor chimice pentru obinerea culturilor algale axenice ............. 345.5. Utilizarea luminii ultraviolete pentru obinerea culturilor algale pure ................. 355.6. Aplicarea ultrasunetului pentru nlturarea bacteriilordin culturile algale .......... 36

CAPITOLUL VI

CULTURILE ALGALE INTENSIVE..................................................................... 38

CAPITOLUL VII

TEHNOLOGII DE CULTIVARE A MONOCULTURILOR ALGALE............... 40

7.1. Medii nutritive pentru cultivarea algelor .............................................................. 417.1.1. Macroelementele n nutriia mineral a algelor ....................................... 42Azotul ................................................................................................................ 43Fosforul .............................................................................................................. 45

Kaliul ................................................................................................................. 47Magneziul .......................................................................................................... 48Sulful ................................................................................................................. 48Calciul ................................................................................................................ 49Sodiul ................................................................................................................. 507.1.2. Macroelementele n nutriia mineral a algelor cianote ........................ 517.1.3. Macroelementele n nutriia mineral a algelor verzi .............................. 557.1.4. Macroelementele n nutriia mineral a algelor diatomee, roii,

galben-verzi ............................................................................................. 59

7.2. Microelementele n nutriia mineral a algelor .................................................... 62Fierul .................................................................................................................. 62Manganul ........................................................................................................... 63Zincul ................................................................................................................. 64Cuprul ................................................................................................................ 64Molibdenul ......................................................................................................... 65Borul .................................................................................................................. 66Cobaltul ............................................................................................................. 677.2.1. Microelementele n nutriia mineral a algelor cianote ........................ 68

7.2.2. Nutriia mineral cu microelemente a algelor verzi ................................ 727.2.3. Nutriia mineral cu microelemente pentru cultivarea algelor diatomee,

roii, galben-verzi .................................................................................... 767.3. Prepararea mediilor nutritive ................................................................................ 78

7.3.1. Prepararea mediilor nutritive lichide ....................................................... 787.3.2. Prepararea mediilor nutritive solide ........................................................ 80

7.4. Sterilizarea mediilor nutritive ............................................................................... 807.4.1. Sterilizarea mediilor nutritive lichide ...................................................... 81Autoclavarea ...................................................................................................... 81


5/173

5

Tindalizarea ....................................................................................................... 81Sterilizarea n cuptorul cu microunde ................................................................ 82Sterilizarea cu ajutorul lmpii ultraviolete ........................................................ 827.4.2. Sterilizarea mediilor nutritive solide ....................................................... 83

7.5. Pregtirea inoculului algal .................................................................................... 837.6. Condiiile de cultivare a algelor ............................................................................ 84

7.6.1. Temperatura ............................................................................................. 857.6.2. Iluminarea ................................................................................................ 86

CAPITOLUL VIII

METODE DE CULTIVARE A ALGELOR............................................................. 88

8.1. Caracteristica general a metodelor de cultivare a algelor ................................... 88Cultivarea periodic ........................................................................................... 88

Cultivarea periodic n adncime ...................................................................... 88Cultivarea periodic ndelungat ....................................................................... 89Cultivarea multiciclic ....................................................................................... 90Cultivarea semicontinu .................................................................................... 90Cultivarea continu ............................................................................................ 91Cultivarea sincronizat ...................................................................................... 92

8.2. Cultivarea continu a algeiNostoc flagelliformepe medii obinute pe bazadeeurilor de la complexele zootehnice ................................................................ 92

8.3. Cultivarea periodic a algei Spirulina platensispe ape reziduale zootehnice ...... 96

8.4. Cultivarea periodic a algeiAnabaenopsissp. ..................................................... 998.5. Utilizarea metodei semicontinue la cultivarea algeiAnabaenopsis sp. .............. 1028.6. Utilizarea metodei de cultivare continu a algei Spirulina platensispe ape

reziduale zootehnice............................................................................................ 107

CAPITOLUL IXCOLECII DE ALGE ..............................................................................................114

9.1. Caracteristica general a coleciilor de alge .........................................................1149.2. Tehnologii de meninere a algelor n colecii .......................................................114

9.2.1. Meninerea pe medii nutritive solide i lichide ......................................1149.2.2. Meninerea algelor prin crioconservare ..................................................1169.2.3. Meninerea algelor n colecii prin ahidrobioz ......................................117

Bibliograe .................................................................................................................118Anexa nr.1. Medii nutritive utilizate pentru cultivarea algelor .................................. 129Anexa nr.2. Mediile nutritive optime pentru cultivarea unor specii de alge .............. 149Anexa nr.3. Condiiile optime de temperatur pentru cultivarea algelor ................... 155Anexa nr.4. Date de contact privind coleciile de alge .............................................. 160


6/173

6

Introducere

Cultivarea algelor este una dintre cele mai importante direcii actuale ale cerce-

trilor tiinice de ordin biologic cu caracter practic. Datorit procesului de cultivare

putem obine biomas algal care este benec pentru om n vastele sale activiti,

dar i pentru natur, contribuind la meninerea i reglarea echilibrului ecologic.

Datorit proprietilor i capacitilor sale, actualmente algele sunt studiate sub

toate aspectele: populaional, celular, molecular, atomic etc. Algele servesc drept

modele i pentru direcii tinice ndeprtate de biologie, cum ar cele radiaionale,

biochimia, genetica etc. Astfel, pentru realizarea acestor cercetri este necesar ca

algele s e cultivate i meninute.

Cu toate c aceast direcie tiinic este studiat i abordat n literatura de

specialitate, sunt necesare totui noi viziuni, descrieri i modicri pentru a com-

pleta informaiile teoretice, dar i pentru a ecientiza procesul practic de cultivare a

algelor. De aceea, n lucrare sunt selectate i prezentate att rezultatele cercetrilor

tinice din literatura de specialitate, ct i cele proprii ale autorilor.

Prezenta monograe este elaborat pentru a dezvolta aceast direcie indispen-

sabil progresului societii actuale. Lucrarea este structurat n nou capitole, n

care este caracterizat procesul de cultivare ncepnd cu colectarea probelor, obi-

nerea culturilor algale dense i pure, urmnd caracteristica i aplicarea metodelor

de cultivare, caracteristica condiiilor de cultivare, specicarea necesarului de sub-

stane nutritive pentru alge i terminnd cu caracteristica metodelor de meninere a

algelor n colecii.

Autorii sper ca monograa va prezenta interes pentru specialitii n domeniu,

pentru studeni, masteranzi i doctoranzi specializai n biologie i ecologie, dar i

pentru toti cei interesai n a obine noi cunotine teoretico-aplicative n domeniul

cultivrii algelor.


7/173

7

CAPITOLUL I

CULTIVAREA ALGELOR NECESITATE ACTUAL

1.1. Argumentele privind necesitatea cultivrii algelorPentru valoricarea i exploatarea pe larg a algelor este necesar creterea ma-

jor obinut prin cultivarea lor. Cultivarea algelor permite obinerea biomaseialgale care poate utilizat n practic. Cultivarea algelor poate efectuatn condiii deschise n cmp i nchise n laborator. Avantajele cultivriialgelor n condiii de laborator s-au dovedit a mai nalte, caracterizate prinobinerea produselor ecologice fr impuriti, care au fost i sunt importantepe fonul problemelor de mediu i sntate. Primele ncercri de cultivare a al-gelor n cultur de laborator au nceput cu mai bine de 130 de ani n urm, n

contextul cercetrilor de ziologie vegetal.Cultivarea algelor n condiii de reglare a activitilor vitale este una din-

tre direciile de perspectiv ale acvaculturii, biotehnologiei, algologiei practiceetc. La ora actual interesul fa de cultivarea n mas a algelor a crescut sem-nicativ1.

Necesitatea cultivrii algelor este argumentat de avantajele oferite i derezultatele foarte bune obinute la aplicarea biomasei algale n vaste domenii.

n ultimii ani un succes nalt i se atribuie industrializrii fotosintezei bazatepe utilizarea algelor microscopice, capabile s asimileze carbonul din atmo-

sfer i s elimine oxigen2.

. Acest aspect prezint un solid argument n vedereautilizrii algelor n ameliorarea procesului de nclzire global a Terrei.Cultivarea algelor este argumentat i de faptul c algele fac parte din pri-

mul lan troc al ecosistemelor acvatice i terestre, constituind materia organi-c primar din componentele anorganice ale mediului. Astfel, acest lucru spo-rete interesul pentru aplicarea practic a algelor, pentru sporirea produciei iasigurarea echilibrului ecosistemelor.

Algele prezint surs important de hran a animelelor i omului. Algeleutilizate n practica de consum sunt colectate din natur i prin cultivare n con-diii de laborator. Algele colectate din natur sunt mai puin sigure, deoarece n

biomasa algal se ntlnesc multe organisme (cum ar bacterii i nevertebrate)care sunt greu de nlturat i uneori prezint pericol pentru oameni i animale nrezultatul consumului. Cultivarea n condiii de laborator este mai costisitoare,ns prezint siguran sporit, deoarece culturile cultivate sunt mai inti izola-te i lipsite de alte organisme.

1 .., .., .., .. - . : , 1999. 264 .

2 .. : - . // , 1985, .92-95.


8/173

8

n ultima perioad sunt cultivate pe larg n cantiti mari algele roii, brune,verzi i albastre-verzi. Conform criteriului cantitativ, biomas algal constituiecirca 20% din producia mondial a acvaculturii. Dintre cele mai importantealge cultivate pentru utilizarea biomasei n alimentaie se menioneaz 81 spe-cii de alge roii, 54 specii de alge brune, 25 specii de alge verzi, 8 specii de algealbastre -verzi3,4.

Un alt argument care stimulez cultivarea industrial a algelor este coni-nutul biochimic al biomasei lor. n cele din urm, vom caracteriza coninutulbiochimic al ncrengturilor de alge cultivate industrial.

Algele roii au n componena biomasei glucide (pn la 70%), proteine(20-40%), lipide (pn la 3%), cenu i alte substane (20%). Algele bruneau i ele un coninut major de glucide (pn la 70%), proteine (5-20%), lipide(1-3%), cenu i alte substane (25-35%). Algele cianoteau n componenabiomasei glucide (pn la 60%), proteine (pn la 78%), n special cobilipro-

teine, eroritrin i cocianin, lipide (2-12%). Algele verziconin mai puineglucide (30-40%), substane azotoase (40-45%), lipide (1-10%) i alte substan-e (10-20%)5.

Coninutul biochimic prezentat mai sus poate privit ca un aspect orientativ,deoarece componena biochimic a biomasei algelor se poate modica, ntr-ooarecare msur, n funcie de specie, condiiile de cultivare, starea ziologica celulelor, vrsta tulpinii etc.

Cultivarea algelor este argumentat i de utilizarea lor pe larg n scopuri me-dicale. Utilizarea algelor n scopul tratrii diferitelor boli era practicat n Orient

nc cu o mie de ani naintea erei noastre. La ora actual s-a descoperit c alge-le conin cele mai variate substane care inueneaz asupra activitii inimii,stomacului, intestinului, glandelor endocrine, sistemului nervos i endocrin etc.S-a demonstrat c algele au proprieti antisclerotice, mbuntesc procesele dehematopoiez, sunt antioxidante, rein procesul de mbtrnire a organismului,contribuie la eliminarea toxinelor din organism, la suplinirea organismului cusubstane biologic active i conin multe micro- i macroelemente necesare de-rulrii normale a activitii organismului uman. Unele alge sunt utilizate pentruobinerea textilelor, hrtiei, vopselei, ind cultivate n cantiti mari6.

3Abbott I.A., Cheney D.P. Comercial uses of algal products: introduction und bibliography.// Selected papers in phycology, vol. 2, 1982, p.779 -787.

4Algal Biotehnology. Progres in biotehnology of photoautotrophic microorganism. // 6 Intern.Conf. on applied algology, 1993. 84 p.

5 .. . : -, 1972. 336 .

6 .., .. . ,, .; -: -, 1997.155 .


9/173

9

Cultivarea algelor este stimulat i de utilizarea lor pe larg n agricultur. Al-gele sunt utilizate ca surs alimentar pentru animale, ca biostimulator al cre-terii plantelor de cultur, iar utilizarea lor n acest scop sporete pe an ce trece.Algele sunt utilizare ca hran verde pentru animale n multe ri ale lumii (Is-landa, Scoia, Danemarca, Noua Zeeland, SUA etc.), precum i ca suplimentn raia alimentar. Biomasa algal poate administrat animalelor n stare vie,uscat, n form de fin i granulat. Din biomasa algelor se obin suplimentenutritive pentru diverse animale care sunt destul de bogate n proteine, glucide,lipide, peptide, vitamine, macro- i microelemente, aminoacizi etc.7

Algele sunt utilizate n scopul proteciei mediului, constituind surse de le-gturi chimice diverse care se elimin n mediu, n acelai timp i de substanebiologic active. Algele particip la formarea hidrobiocenozelor, inueneazproprietile organoleptice ale apelor, calitatea apelor de suprafa. mbog-esc apele cu oxigen, epureaz apele poluate cu elemente biogene, metale gre-

le, radionuclizi, contribuind la epurarea n general a tuturor componentelormediului.

Cultivarea algelor este argumentat i de necesitatea aplicrii algelor pen-tru sporirea fertilitii solului. n lipsa substanelor organice, algele cianoteazotxatoare contribuie la formarea fertilitii, creeaz asociaii cu bacteriile icontribuie la xarea azotului atmosferic i la acumularea substanelor organice,la mbuntirea structurii solului, sporindu-i umiditatea, capacitatea lui antie-rozional. Contribuia algelor n acumularea substanelor organice este semni-cativ; s-a demonstrat c n pustiurile din SUA algele contribuie la acumularea

a 300 kg/ha de substan organic. Substana organic acumulat de alge esteuor asimilat de plantele superioare i alte organisme ale biocenozelor. Vitezade mobilizare a azotului i a carbonului din biomasa algelor determin tipulde sol i regimul lui hidrotermic. Algele servesc ca factor de acumulare supli-mentar a energiei solare n biomas; n afar de aceasta, din contul algelor semrete perioada vegetativ a tocenozelor, ele contribuie la ameliorarea celormai poluate soluri cu pesticide, metale grele, petrol etc.

Un argument important pentru cultivarea masiv a algelor este i utilizarealor n calitate de biofertilizani. Algele cianote azotxatoare sunt cele mai

atractive specii utilizate ca biofertilizani. Aceste alge contribuie la acumulareaazotului n sol (din contul xrii din atmosfer) accesibil plantelor i echili-breaz coninutul lui, iar dezvoltarea masiv a biomasei algelor azotxatoarenu cauzeaz poluarea biologic a solului cu azot atmosferic xat, deoareceprocesul de xare biologic a azotului la alge este autoreglabil. Aportul algelorn economisirea azotului n sol este de 1044,22 mii t pe an. Algele cianote

7 .., .. . ,, . ; -: -, 1997.155 .


10/173

10

pot xa n solurile regiunilor cu clim moderat circa 20-557 kg/ha de azot (nmasa uscat), n solurile utilizate la cultivarea orezului 15-90 kg/ha anual. Bio-masa algelor include o mare parte a cabonului, iar n rezultatul descompuneriibiomasei acesta se elibereaz n sol i contribuie la formarea aciziilor humici ifulvici. Azotul celular (care constituie 40-60% din azotul xat) la descompune-rea biomasei algale este accesibil bacteriilor, ciupercilor, algelor nexatoare deazot i muchilor. Experimental s-a demonstrat c algele pot asigura 4,3-15%din necesarul de azot din sol al plantelor superioare.

Algele sunt cultivate i pentru utilizarea biomasei algale n scop energetic.Algele utilizeaz ecient energia solar, conservnd-o n biomas. n compa-raie cu energia atomic, algele sunt surse de energie absolut sigure; utilizarealor nu contribuie la dereglarea echilibrului ecologic i nu genereaz poluarearadioactiv sau termic a mediului. Din cantitatea total a energiei solare, ceatinge anual suprafaa solului, plantele utilizeaz n medie 0,1%. Aceast can-

titate este de cteva ori mai nalt dect necesarul global de energie. De aceease utilizeaz biogazul ca surs de energie din biomasa algelor pe calea abio-conversiei. Algele permit sporirea cu 3-5% a ecacitii conversiei energiei so-lare. Astfel, algele pot servi ca reactor solar ecient. Pentru obinerea energieidin biomasa algelor, n SUA, Japonia se practic pe larg cultivarea lor pe apereziduale. Se consider c 50-60 t de biomas uscat de alge pot genera 74 miikw/or de electricitate. Energia obinut n rezultatul fotosintezei algelor estemai rentabil de convertit n gaz i se consider a concurent pe plan globalcu energia nuclear, cu toate c n toate cercetrile se evideniaz c algele sunt

mai avantajoase economic8

. Astfel, cultivarea algelor pe ape reziduale permitesoluionarea mai multor probleme, cum ar : epurarea apelor, protecia mediu-lui contra polurii, obinerea surselor suplimentare de energie i fertilizani,economisirea i regenerarea resurselor naturale.

1.2. Producia mondial de biomas algal

Cultivarea industrial a algelor a cptat o larg rspndire n ntreaga lume.Conform unor estimri, din cele 50.000 de specii de microalge, circa 10 suntcultivate industrial n scopul obinerii unor produse comercializabile (Spiruli-na, Crypthecodinium cohnii, Chlorella, Dunaliella salina, Ulkenia sp., Hae-matococcus pluvialis, Schizochytrium, Aphanizomenon os-aquae, Euglena iOdontella aurita). Din cele 10 specii cultivate industrial cel mai mare aport auspeciile Chlorella, Spirulina i Cryptecodinium.

8 .., .., .. .: . : - , 1989. 605 .


11/173

11

Tabelul 1Producia global a biomasei microalgelor i aplicarea lor

Taxon Produsul AplicareaProduciaestimat,

t/anChlorella vulgars Extract din

biomasProdus alimentar,sntate, suplimentalimentar, cosmetic

2000

Sprulna platenss Biomas,cocianin,extract

Produs alimentar,sntate, alimentefuncionale

3000

Dunalella salna Carotenoizi,

-caroten

Produs alimentar,

sntate, suplimentalimentar, cosmetic

1200

Nostoc fusforme Biomas Produs alimentar,sntate

600

Aphanzomenon os-aquae

Biomas Produs alimentar,sntate

500

Haematococcuspluvals

Carotenoidastaxantin

Farmacie, produsalimentar aditiv,

acvacultur

50

Odontella aurta Biomas Cosmetic, alimentaie 20

Producia mondial de biomas algal doar a unor specii analizate este de7370 t pe an. Biomasa algei Spirulina platensiseste estimat la cele mai maricantiti (3000 t/an), deoarece ea nu este toxic, ind ecient sntii umane ianimale, iar cele mai mici cantiti de biomas algal nu depesc 20 t pe an (lacultivarea speciei Odontella aurita).

Potrivit altor surse, producia mondial de biomas algal uscat este n pre-

zent de aproximativ 7000 t pe an9.Actualmente se consider c productorii mondiali de biomas algal cultiv

variate specii, n funcie de scop i produsul obinut (Tab. 2).

9http://www.algaemax.eu/more-in-detail.html


12/173

12

Tabelul 2Productorii mondiali de biomas algal10

ara Compania Algele cultivate Produsul obinutSUA Martek Crypthecodinium Acid

docosahexaenoic-omega 3

SUA Gates Foundation Kappaphycus CaragenanSUA R&D Lobophora Macrolide

Canada Oceannutrition Chlorella Extract de glucideGermania Astaxa Nannochloropsissp.

Tetraselmissp.,Phaeodactylum

tricornutum,Arthrospira

(Spirulina) platensis,Chlorella vulgaris,Scenedesmussp.,Haematococcus

pluvialis,Porphyridium

cruentum,

Omega 3

Germania Nutrinova Uklaria Acid

docosahexaenoic-omega 3Frana Dior Odontella EPAAustria Panmol/Madaus Spirulia Vitamina B

12

MareaBritanie

BSV Rhodophyta Biomas

Danisco Ulva lactuca Hexoz oxidaz

Astfel, dup cum observm, cei mai muli productori de biomas algal sunt

n SUA i n Germania, iar biomasa algal este utilizat n scopuri farmaceuticei alimentare.Jumtate din biomasa mondial a algelor este utilizat ca aliment, iar cea de a

doua jumtate servete drept surs pentru obinerea extractelor. Cele mai impor-tante extracte obinute din biomasa algelor sunt: carotenoizii, cobiliproteinelei antioxidanii.

10Egardt J., Lie ., Aulie J., Myhre P.Microalgae a market analysis carried out as part ofthe Interreg KASK IVA project: Blue Biotechnology for Sustainable Innovations, Blue Bio.Sweden, 2013. 79 p.


13/173

13

Valoarea economic a biomasei algale, estimat n anul 2010, era de 600 mi-lioane de euro. Principala utilizare pe pia a biomasei algelor este: n scopuriumane (74%), ca hran a animalelor (25%) i n calitate de produse cosmetice in scopuri de cercetare.

Conform altor autori, biomasa global a algelor cultivate se estimez la apro-

ximativ 3,5-5 miliarde de euro. Din acestea, sectorarelor alimentar i sntateli se atribuie 1,5 miliarde de euro, iar cercetrii i acvaculturii 0,5 miliarde deeuro11.

Actualmente sunt estimate calcule pentru obinerea a 1 kg de biomas algalutilizat n diferite scopuri. Informaia respectiv este prezentat n Tabelul 3.

Tabelul 3Costul estimat al biomasei algale n funcie de scopul utilizrii11

Scopul utilizrii Produsul Costul estimat, dolari/kg

BiomasProdus alimentar pentru

sntate10-80

Aliment funcional 25-52

Aliment aditiv 10-130

Acvacultur 50-150

Fertilizant pentru sol >10

Pigment Astaxantin 2500-8000

Antioxidant -caroten >750

Superoxid dismutaz >1000

Tocoferol 30-40

Acizi grai saturai extract 30-80

Astfel, putem constata c cele mai costisitoare produse obinute din biomasa

algelor sunt pigmenii estimai la 2500-8000 dolari pentru 1 kg, iar cea mai ief-tin este biomasa algal utilizat n calitate de biofertilizant (ce nu depete 10dolari/kg).

Pe plan mondial aproximativ 75,2% din toi productorii de biomas algalsunt din domeniu public sau privat i abia 18,6% sunt din sfera instituiilor decercetare i inovare.

11http://www.algaemax.eu/more-in-detail.html


14/173

14

Algele macrote au i ele o importan economic destul de mare. Actualmen-te se estimez c valoarea economic global a biomasei algelor macrote estede 5,5-6 miliarde de euro.

O direcie strategic a cultivrii algelor, care n ultima perioad a cptatrspndire mondial, este bazat pe obinerea biodiselului din biomasa algal.

Biomasa algal prezint surs important de obinere a petrolului, cu caracteris-tici care depesc multe plante oleagenoase (Tab. 4).

Tabelul 4Producia medie de petrol a unor plante oleaginoase i a algelor12

Sursa de ulei Randament (L.m2/yr-1)

Alge 4,7-17

Palmier 0,54

Jatropha 0,19

Rapi 0,12

Floareasoarelui 0,09

Soia 0,04

Rezultatele prezentate atest c algele sunt cultivate pe plan mondial n can-titi majore datorit utilizri biomasei algale n vaste domenii, valoricrii bio-

masei i comercializrii acesteia.

12Schenk P.M., Thomas-Hall S., Stephens E., Marx U.C., Mussgnug J.H., Posten C., Kruse O.,Hankamer B. Second Generation Biofuels: High-Efficiency Microalgae for Biodiesel Production.BioEnergy Research, 2008, 1(1), p.20-43.


15/173

15

CAPITOLUL II

CARACTERISTICA GENERAL A PROCESULUIDE CULTIVARE A ALGELOR

Dup cum am menionat, cultivarea algelor n condiii de laborator prezintun interes tiinic major. Pentru efectuarea experimentelor de laborator privindobinerea biomasei algale se utilizeaz culturile de alge. Cultivarea algelor ncondiii de laborator include un complex mare de operaii, care depind de scopuli sarcinile cercetrilor, de caracteristicile specice i biologice ale algelor etc.Tehnica de cultivare a algelor este un proces destul de complicat. Tehnica de cul-tivare a ecrei specii de alge este puin diferit, dar, totui, n mare parte trebuierealizate aceleai etape de baz. Etapele cultivrii algelor sunt variate, ns n linii

mari trebuie realizate ase etape de baz13

(Fig. 1).

Fig.1. Etapele generale ale cultivrii algelor.

13 .., .., .. . - - . : , 1975. 241 c.


16/173

16

Primul i cel mai important pas este colectarea probelor de alge din naturn locurile unde se dezvolt masiv (etapa 1), transportarea lor n laborator imeninerea culturilor de alge dense pe mediile nutritive de unde au fost colectatesau pe medii nutritive articiale (etapa 2), dup care urmeaz o procedur maidicil de obinere a culturilor de alge curate pe baza utilizrii mediilor nutritive

articiale solide, uneori i lichide (etapa 3). Cea mai mare dicultate n culti-varea algelor este obinerea n cultur a unei specii. Culturile algale ce conin osingur specie trebuie lipsite de bacterii i alte microorganisme prin aplicareatehnicilor specice (etapa 4). Dup realizarea cu succes a celor 4 etape urmea-z cultivarea algelor n condiii dirijate sub inuena diferiilor factori pentrudeterminarea condiiilor optime de cretere a biomasei algale (etapa 5). Un lu-cru important este i meninerea algelor n colecii, pentru asigurarea viabilitiiculturii n scopul ntreinerii ndelungate a algelor pentru viitoarele necesiti decultivare.

Etapele cultivrii algelor trebuie realizate consecutiv, una dup alt, pentruobinerea culturilor algologice pure. Odat obinute, culturile algologice puretrebuie meninute i cultivate dup procedee pe care le vom descrie n continu-are. De menionat c ecare etap de cultivare a algelor, indicat n Figura 1,se realizeaz dup metode i procedee specice, iar pentru obinerea biomaseialgale trebuie respectate cu strictee condiiile de cultivare. Astfel, pentru culti-varea ecient a algelor i obinerea biomasei algale vom descrie detaliat ecareetap n parte.


17/173

17

CAPITOLUL III

COLECTAREA PROBELOR DE ALGE PENTRU CULTIVARE

Una dintre cele mai importante etape este colectarea coret a probelor de algecare asigur realizarea uoar a celorlalte etape generale ale cultivrii.Colectarea probelor de alge din natur trebuie efectuat n perioada activ a

vegetaiei speciei. Pentru colectare trebuie selectate acele habitate unde specia dealg se dezvolt n cantiti maximale i se a ntr-o stare activ de via.14 Pen-tru realizarea colectrii probelor de alge avem nevoie de unele unelte specice,vase de depozitare a culturii i de aparate pentru determinarea caracteristicilorzice, zicochimice i chimice ale locului de colectare.

3.1. Colectarea probelor de alge din ecosistemele acvaticeColectarea probelor de alge din ecosistemele acvatice se realizeaz diferit n

funcie de habitatul speciei colectate. Din ecosistemele acvatice pot colectatespecii de toplancton tobentos i periton.

n apele dulci din Europa se ntlnesc mai des urmtoarele ncrengturi:Bacillariophyta alge diatomee (circa 15000 specii);Chlorophyta alge verzi (circa 5700 specii);Cyanophyta alge albastre-verzi (circa 1400 specii);Euglenophyta alge euglenote;Chrysophyta alge crizote;Cryptophyta alge criptote15.

Colectarea probelor de alge din lacurile i rurile mari se realizeaz din stratulunde se produce fotosinteza. n cazul n care transparena apei n locul de colec-tare este de 1 m, proba se va preleva de la adncimea de maximum 0,5 m. Probelecolectate se vor introduce n vas i se va aduga 1 l de ap din locul dat.

Pentru colectarea cantitativ a toplanctonului se utilizeaz plasa sau bato-metrul. Plasa pentru colectarea planctonului este pe larg aplicat n practic (maifrecvent se utilizeaz plasa Gedi). Plasa este constituit dintr-un inel metalic decare se unete un sac n form conic din pnz special sau sit confecionat din

nailon sau mtase. n regiunea de sus i cea de jos ale sacului se pune o pnz maiputernic (de dorit s e din ln). n partea de jos a plasei se gsete un phru,unde se depoziteaz sedimentul toplanctonului la ltrarea prin plas. Pentruplasa de colectare a toplanctonului se utilizeaz un strat de mtase gros (L 68 imai mare), rezistent, cu dimensiunea egal a gurilor sale. Aceast plas permitecolectarea pe vertical a probelor de alge pentru cultivare.

14 .., .., .. : . : - , 2008. 152 .

15 .. , - .: , 2008. 128 .

circa 2000 specii


18/173

18

Fig.2. Plas de colectare a toplanctonului.

Aceast procedur de colectare este bazat pe ltrarea volumelor mari de api permite captarea speciilor de alge ce se dezvolt masiv i nu numai, care habi-teaz n apele lacurilor, mrilor, oceanelor.

Pentru colectarea toplanctonului mai poate utilizat i barometrul (Fig. 3) dediferit tip. Se consider c este mai ecient s se utilizeze barometrul din sticlchimic neutr sau din plastic cu volum de 1-5 l. Pentru colectarea toplanctonu-lui marin poate utilizat barometrul de 5 l. Batometrul se xeaz de un lan demetal care se scufund la adncimea necesar.

Fig.3. Batometru de colectare a probelor de suprafa.


19/173

19

3.2. Colectarea algelor bentoniceColectarea algelor bentonice se realizat prin prelevarea nmolului de fund i

a sedimentului de pe el. Colectarea din sursele de ap de mic adncime (pn la0,5-1,0 m) se realizeaz prin scufundarea sifonului cu un furtun de cauciuc i un

capilar de sticl la capt. Colectarea algelor bentonice mai poate realizat cuajutorul gleii sau paharului, care este ataat de un baston, sau cu ajutorul diferi-telor aparate de colectare a nmolului.16

Pentru colectarea algelor de tobentos se utilizeaz i aparatul numit micro-bentometru, redat n Figura 4, care se utilizeaz i pentru colectarea probelor detobentos supuse analizelor calitative.17

Fig.4.Aparat de colectare a tobentosului (Microbentometru C-1).

3.3. Colectarea algelor de perifitonAlgele de periton se coelcteaz cu ajutorul uni cuit obinuit sau cu raclete

speciale, care sunt sterilizate preventiv. Este important ca algele de periton se colectate npreun cu substratul, deoarece ele sunt strns xate. Dup carese nltur substratul, iar algele prezente se introduc n vasul de colectare. Dupintroducerea algelor de periton n vas se adaug puin ap din ecosistemul ac-vatic de unde se colecteaz probele.

3.4. Colectarea algelor edaficeColectarea probelor de alge edace poate efectuat conform metodelor de

colectare a probelor de alge supuse analizelor taxonomice sau a unor procedeemai simplicate. Pentru colectarea algelor de sol se recomand s e luat corectproba medie, pungile i instrumentele de colectare s e sterile, probele s e eti-chetate. Colectarea probelor de alge de sol se realizeaz, de regul, de la adnci-

mea de 0-10 cm, deoarece majoritatea algelor habiteaz n stratul de la suprafaasolului. Uneori poate colectat proba i din orizonturile de adncime. n cazuln care pe sol se dezvolt masiv algele i formeaz o pelicul, se recomand caalgele s e colectate cu un strat subire de sol de pe un teritoriu cu dimensiunicare pot diferite n funcie de densitatea algelor: de la 10 la 100 cm 2.

16 .. . : . : - , 2008. 199 c.

17 .. : . :, 2005. 128 .


20/173

20

Probele se colecteaz cu un cuit steril, fra sau hrle. n condiii de cmpsterilizarea instrumentelor poate efectuat cu ajutorul alcoolului etilic sau cunbgerea de multe ori a cuitului n solul de unde se colecteaz probele de alge.Probele de alge i solul pot colectate n plicuri din hrtie dens sterile.18

3.5. Colectarea algelor aerofileColectarea poate efectuat de pe copaci, pereii cldirilor etc., cu ajutorul

unui cuit steril (mpreun cu substratul) ntr-un pachet de hrtie sau ntr-un vasde sticl sterilizat preventiv.

18o .. .: -. , 1990.80 .


21/173

21

CAPITOLUL IV

OBINEREA CULTURILOR DE ALGE DENSE

Dup cum menionez d. prof. I.Cruu, dup colectarea probelor de algedin natur urmeaz etape de lucru n ce privete realizarea culturilor de laborator,care sunt:

culturi brute - dense;culturi monoalgale;culturi pure (,,axenice), lipsite de bacterii, ciuperci sau protozoare;culturi intensive.

4.1. Obinerea culturilor brute

Culturle brutereprezinta prima etap de cultivare a algelor n laborator; nesen, ele sunt reprezentate de probe (fragmente) preluate dintr-o biocenoznatural i transferate n condiii de laborator. Aici, proba respectiv poate divizat n mai multe pri, la ecare ind apoi adugate anumite substanenutritive sau chiar medii complete, n funcie de specicul biocenozei iniialei de scopurile urmrite. Se recomand ca o poriune din proba iniial s exat, urmnd a oferi informaii referitoare la compoziia iniial a comunit-ilor de alge. Ulterior, aceste culturi brute, care, de regul, conin mai multespecii (dar nu toate speciile existente iniial n algocenoza respectiv), servescdrept surs pentru izolarea unor specii de alge ce urmeaz s devin culturimonoalgale.19

La aceast etap pot realizai paii ilustrai n Figura 1, ce reprezint doar oparte a schemei propuse de Guillard i Morton.20

Fig.5. Schema obinerii culturilor brute de alge.

19 Cru I. Cultura algelor pentru biomas i principii active: Note de curs, lucrri delaborator. Bacu: Universitatea din Bacu, 2007. 99 p.

20Guillard R.R.L., and Morton S.L. Culture methods. // Hallegraeff G.M., Anderson D.M., and

Cembella A.D., eds.Manual on Harmful Marine Microalgae. UNESCO, Paris, 2003, p.7797.


22/173

22

4.2. Obinerea culturilor monoalgaleProbele care conin o singur specie de alge reprezint o etap important n

obinerea culturilor de laborator. Ele constituie rezultatul separrii dintr-o ,,poli-cultura a unei singure specii de alge. Pentru obinerea culturilor algologice cu-

rate, trebuie s cunoatem informaia despre ciclul lor de via, despre structurai reproducerea celulelor.Pentru multe direcii de investigare, utilizarea culturilor monoalgale nu poate

asigura nivelul de precizie i rigurozitate tiinic necesar. Astfel, n majoritateaproceselor care pot constitui obiectul studiului experimental (fotosinteza, nutriiamineral, eliberarea unor substane ectocrine, rata de nmulire, productivitateaculturii etc.), prezen n mediul nutritiv a altor organisme (precum bacteriile,micromicetele sau chiar unele protozoare) poate determina interferene majorei, n nal, alterarea semnicativ a datelor obinute.

Pe de alt parte, prin consumul complementar de nutrieni, prin eliminarea

substanelor metabolice, organismele asociate algelor pot determina modicareacondiiilor de nutriie i de via ale algei respective i, n nal, scurtarea durateide existen/folosire a culturii.

n general, se poate considera c n condiiile cultivrii la scar mare a algelor,sub cerul liber, n scopul obinerii de biomas, culturile de alge pot monospeci-ce, dar nu sunt, de regul, axenice.

n literatura de specialitate sunt cunoscute mai multe procedee de divizare aalgelor n monocultur. n cele din urm vom meniona cteva metode bazate peutilizarea mediilor nutritive agarizate i lichide.

Utilizarea agarului solid este frecvent aplicat n practica de obinere a mo-noculturilor algale. Concentraia agarului variaz de la o metod la alta, nsn linii mari ea se situeaz n limitele 0,8-2%, unele alge pot crete pe agar cuconcentraii de 0,3-0,6%. Mediile agarizate permit apariia i dezvoltarea masiva ciupercilor, care ns pot nlturate prin ltrarea inoculului i a substanelororganice. Dac se observ creterea masiv a ciupercilor, atunci aceste vase nutrebuie deschise, ci aruncate. Mediile agarizate permit obinerea monoculturiloralgale peste o perioad de cteva zile pn la o lun (n cazul algelor marine). 21

4.2.1. Metoda dilurii

nainte de a ncepe lucrul, algele trebuie incluse pe medii nutritive sterile saun ap distilat. Prima etap const n determinarea densitii suspensiei, a nu-mrului de celule la 1 ml. Numrarea celulelor este comod de a efectuat ncamera Goreaev. Dup care, la necesitate, se efectueaz o serie de diluii (e-care diluie urmeaz s e efectuat de 10 ori) pn cnd n 0,1 ml din ultimasoluie diluat se vor conine 100 celule de alge. Aceast densitate a inoculului

21 .., .., .. C : . : - , 2008. 152 .


23/173

23

garanteaz la inocularea pe medii agarizate apariia coloniilor din ecare specie.Diluarea se efectueaz cu pipete sterile n cilindre cu ap distilat steril, pe ca-lea transmiterii suspensiei dintr-un cilindru n altul. Inoculul cu volumul de 0,1ml se introduce n vasul Petri (cu mediul agarizat solid) cu ajutorul specheluluisteril uniform la suprafaa agarului. Dup care cecua se nchide i se expune la

lumin la cultivator sau la fereastra de nord. Peste ceva timp (de regul, peste 2-3sptmni) la suprafaa agarului se formeaz puncte colonii de alge. Transpa-rena discului de agar permite algelor din vasele nchise s ptrund n interiorulagarului pn la fund. Cu ajutorul obiectivului cu mrimea de 2xi cu ocularul de8xpot vizualizate coloniile crescute. Dintre acestea pot selectate colonii dediferite forme dimensionale i, dup posibiliti, alge care sunt lipsite de ciupercii bacterii. Coloniile selectate se inoculeaz n vasul Petri (steril ce conine agar)cu ajutorul buclei linii inoculate. Liniile ce vor crete vor prezenta monoculturiale diferitelor alge. Ele vor din nou expuse pe medii nutritive agarizate pn se

va obine o monocultur. Aceast metod este ecace pentru algele microscopiceunicelulare. Algele macroscopice i cele coloniale de multe ori se pierd n pro-cesul de diluare i este greu de obinut inocul.22Astfel, obinerea acestor alge nmonocultur este o procedur ndelungat i grea, dar posibil de realizat.

4.2.2. Metoda microvegetal

O alt metod ecace este metoda algologic microvegetal elaborat de ..23, care propune utilizarea ltrelor membranare (Nr.4 i Nr.5) ce seutilizeaz pentru selectarea algelor din cele crescute pe ltru, colonii sau celule

separate. Metoda const n folosirea ltrelor membranare sterile care se expun nvasul Petri cu mediu agarizat cldu. O pictur de suspensie de alge (de dorit se puine celule) se introduce cu pipeta pe ltru. Peste 2-3 sptmni algele crescpe suprafaa ltrului n form de colonii. Filtrul se vizualizeaz la microscop ise selecteaz coloniile. Din ele, cu ajutorul ansei sau bisturiului, se ia o cantitatemic de alge i se inoculeaz pe mediul nutritiv proaspt pregtit. Se recomandca dup extragerea ltrului de pe mediul agarizat acesta s e expus pe o sticldezinfectat i s se lase puin la uscat la temperatura camerei. Dup nisarealucrului ltrul se introduce din nou n cecua Petri pe mediul agarizat, deoarecen caz c nu s-a reuit obinerea monoculturii s existe rezerv de colonii algale

selectate.

4.2.3. Metoda de selectare a culturilor algologice

Att prima, ct i a doua metod de selectare a culturilor sunt destul decomplicate i n multe cazuri capricioase. De aceea, .. i ..

22 .. (Chlorophyta:Tetrasporales, Chlorococcales, Chlorosarcinales). : , 1998. 351 .

23 .. - // O , 1977, . 38, 1, c.41-47.


24/173

24

24 au elaborat o metod mai simpl i accesibil de obinere a monocul-turilor, pentru selectarea celulelor i coloniilor algale de orice dimensiune. Potri-vit acestei metode, n vasul Petri se introduce mediul nutritiv agarizat (1,6-1,8%agar), la suprafaa mediului solid se introduce 0,2-0,3 ml de ap distilat sterilizat(n funcie de mrimea cetii Petri) ce se distribuie cu ajutorul spatulei sterile.

Trebuie ca n 1,5-2 zile apa s se mbibe n mediu nutritiv. Dup administra-rea apei n vasele Petri se adaug o cantitate redus de suspensie algal, ceacase nchide i se expune la lumin. Peste ceva timp (de regul, 2-3 sptmni)la suprafaa agarului ncep s apar colonii de alge. Printre ele, de regul lamarginile vasului, pot gsite colonii cu o singur specie. Dac vom analizan interval variat diferite colonii, care se deosebesc i dup culoare, pe care leinoculm pe mediu nutritiv proaspt, atunci putem obine monoculturi aproapela toate speciile de alge prezente n mediul agarizat.

Dup cum se cunoate, n culturile acumulatoare cu vrsta se produce mb-

trnirea i modicarea culturilor algale. La apariia noilor forme trebuie repeta-t procedura de selectare a monoculturilor.

4.2.4. Metoda de inoculare a algelor n interiorul agarului

Unele alge nu pot s creasc la suprafaa agarului, ci n interior. Pentru aceas-ta a fost elaborat, apoi modicat, metoda de selectare a algelor n monocultu-r din interiorul agarului. Metoda const n parcurgerea unor etape distinctive.

Inoculul algelor colectate din cmp se agit cu agarul lichid (nclzit) ise toarn n vasul Petri. Agarul se rcete la o temperatur puin mai naltdect cea din cultivator. Vasele cu inocul i mediu agarizat se incubeaz latemperatur stabilit i iluminare continu n cultivator. Dup cretere algelepot selectate n monocultur cu ajutorul micropipetei. De regul, se utilizea-z micropipeta Pasteur sau capilarul de sticl. Pipeta Pasteur se sterilizeaz lafoc (lampa de spirt) ind inut cu ajutorul pensetei. Pipeta trebuie uor sucitdeasupra crii pentru a o putea ntinde i rupe vrful, obinnd parc o asubire. Vrful tubului obinut permite captarea algelor din interiorul agarului.25Aceast metod se aplic att pentru selectarea algelor n monocultur, ct ipentru meninerea ndelungat a culturii n laborator.

4.2.5. Metoda de separare a algelor prin centrifugare i sedimentareSepararea algelor prin centrifugare i sedimentare este ecace pentru despri-

rea organismelor ce se deosebesc dup dimensiuni. Aceast metod permite sepa-rarea celulelor mai mari i grele de cele mai mici i uoare, precum i de bacterii.

24 .., .. - . .. // - . , 1983, .92-104.

25 .., .., .. : . : - , 2008. 152 .


25/173

25

Filtrarea uoar poate utilizat pentru nlturarea algelor diatomee i dinoage-latelor de celulele mai mici. Aceast procedur poate repetat pn la curareatotal a culturii. Pentru dinoagelatele care plutesc accelerat aceast procedurtrebuie realizat n timp scurt, deoarece algele pot nimeri n soluie. Centrifugareaintens poate afecta celulele algelor sensibile. Puterea de centrifugare a probelor

colectate depinde de specia de alg i poate determinat empiric.Metoda de sedimentare se utilizeaz pentru separarea celulelor ce nu se mi-

c sau a celulelor grele. Probele se agit puin i se introduc n baloane cu fundplat, cilindre sau alt vesel pentru sedimentare. Sedimentarea se efectueaz pncnd celulele necesare se depun pe fund, iar celulele mici vor suspendate nsoluie. Dup aceasta soluia de deasupra se arunc. Acest proces poate repetatpn la obinerea rezultatului dorit.26

Aceast metod este ecace pentru culturile concentrate i cu celule mari, iar pen-tru culturile cu dimensiuni celulare mici este greu de aplicat. Pentru algele cu dimen-

siuni mici metoda de ltrare sau centrifugare poate combinat cu alte metode.4.2.6. Metoda de obinere a monoculturilor din culturi brute dense

Aceast metod are ca scop obinerea monoculturilor algale la utilizarea atta mediilor solide, ct i lichide. Ea poate utilizat, n special, pentru obinereaculturilor algologice pure de alge edace sau aerole. Probele de alge colectatedin natur (n cazul cnd algele formeaz cruste norirea solului), se expunn apa distilat sterilizat. O poriune mic se microscopiaz i se determin, nfuncie de parametrii morfologici, care alge predomin.

Dup care selectm specia ce ne intereseaz. Probele se spal bine (de 45 oricu apa distilat) pentru nlturarea primar a particulelor solide i a altor alge, dar ia bacteriilor ce sunt alipite crustei. Apoi algele sunt expuse din nou n apa distilat,ind supuse procedurii de centrifugare pentru separarea secundar de unele bacteriii nevertebrate. Dup centrifugare probele se utilizeaz pentru inoculare.

Inocularea n vasul Petri pe mediu agarizat sterilizat (cu concentraia de 1,5%)se va efectua astfel: 1. Coloniile n form de crust se vor dispersa cu ajutorulpensetei sterile n buci mai mici (cu lungimea de 0,1-0,25 cm i limea de0,05-0,07 cm) i mai mari (cu lungimea de 0,05-0,07 cm i limea de 0,02-0,03cm). 2. Bucile mai mari se aranjeaz n form de cerc la suprafaa mediului

agarizat la distana de 1 cm de marginea cecuei (distana dintre bucile mari dealge ind de 2 ori mai mare dect lungimea lor) formnd prima circumferin, iarbucile mici se aranjeaz la fel n form de cerc la suprafaa mediului agarizat(distana dintre bucile mici ind de dou ori mai mare dect lungimea lor) for-mnd a dou circumferin. 3. n mijlocul celei de a doua circumferine se expuneo poriune mic de crust (Fig. 6). Probele inoculate se expun n cultivator lailuminare continu i temperatura necesar.

26 .., .., .. : . : - , 2008. 152 .


26/173

26

Fig.6. Inocularea algelor colectate pe mediu agarizat.

Inocularea probelor pe mediu lichid sterilizat se efectueaz n baloane Erlen-mayer cu volum de 100 ml, volumul mediului lichid ind de 50 ml. Se adminis-treaz 40 mg de inocul pregtit, probele se agit puin i se expun la iluminarecontinu i temperatura necesar. Dup ce se obine o cretere masiv a biomasei,

probele se microscopiaz, se selecteaz specia predominant i se expune din noupe mediu nutritiv. Etapele se repet pn la obinerea unei culturi monoalgale.Aplicarea metodei permite obinerea monoculturilor algale ntr-un interval de

timp mai scurt dect prin aplicarea celorlalte metode.

4.2.7. Selectarea monoculturilor prin intermediul fototaxisului

Fototaxisul poate utilizat pentru obinerea monoculturilor de agelate.Aceast metod este ecient dac proba conine o specie dominant de agelatece posed fototaxis. Dac sunt mai multe specii de acestea, atunci procesul de

selectare n monocultur se complic.Pentru aplicarea acestei metode este necesar o instalaie special ce conineo surs de lumin. Cea mai simpl instalaie const dintr-un tub umplut cu mediunutritiv steril. La un capt se a proba de alge, la cellalt sursa de lumin.Dup ce celulele se vor deplasa la o distan n mediul nutritiv steril, ele pot separate cu ajutorul micropipetei i introduse din nou n mediu nutritiv steril.

Pentru ecientizarea procesului de separare a celulelor exist un dispozitiv spe-cial (ce const dintr-o colb cu o mnec integrat). Astfel, proba de alge i bilelesterile se introduc n colba cu mediu nutritiv, alturi de care se introduce sursa delumin. Dup ce celulele algelor se deplaseaz n mneca colbei, aceasta se ntoar-

ce astfel ca bilele s nchid mneca, iar mediul nutritiv rmas se exclude.O alt metod complicat prevede utilizarea unei micropipete special constru-

ite pentru separarea agelatelor de alte organisme. O parte din vrful pipetei searunc, iar celulele care s-au deplasat n partea superioar a pipetei se introducn vase speciale. Unele celule ale algelor ce nu se deplaseaz pot s se mite prinagar la sursa de lumin. Dup migrarea spre lumin celulele separate pot colec-tate pentru cultivarea ulterioar.27

27 .., .., .. : . : - , 2008. 152 .


27/173

27

CAPITOLUL V

OBINEREA CULTURILOR ALGALE PURE (AXENICE)

Pentru stabilirea activitii algelor trebuie s avem culturi algale pure din punctde vedere bacteriologic. Ideea despre culturi bacteriologic pure a fost naintatde Koch i Pasteur. De menionat c obinerea culturilor algale pure se realizea-z nu dintr-o celul, ci din populaie algal, care la cultivarea ndelungat sau laschimbarea condiiilor de cultivare pot suferi unele modicri ce pot contribui laschimbarea proprietilor culturii algale. De aceea, trebuie s stimulm obinereatulpinilor sau a clonelor selectate dintr-o celul. Selectarea dintr-o celul se poaterealiza atunci cnd se obine o monocultur clon a tulpinii din natur.28

Culturile algale pure sunt preferate n cazul cultivrii algelor pentru obinereabiomasei utilizate n alimentaia uman, ca surs medicamentoas i n cadrulcercetrilor tiinice. n cele ce urmeaz vom descrie unele modaliti de obi-nere a culturilor algale pure.

5.1. Obinerea culturilor algale pure prin utilizareaantibioticelor

Antibioticele sunt substane cu efect bactericid sau bacteriostatic, cu toxicitateselectiv, obinute prin biosintez microbian.29Pentru nlturarea bacteriilor dinculturile algale se utilizeaz antibioticele antibacteriene cu spectru de aciune n-

gust (cum ar penicilina, streptomicina), dar i cu spectru de aciune larg (cum ar clortetraciclina, ocitetraciclina, tetraciclina) care sunt active pe bacterii Grampozitive i negative, coci Gram pozitivi i negativi, spirochete, leptospire, chla-midii, micoplasme etc.

Antibioticele pot utilizate pentru nlturarea bacteriilor din culturile algalefr a le afecta, ns ele sunt utilizate rar n practica de cultivare.

Utilizarea antibioticelor pentru nlturarea bacteriilor prevede anumite mo-mente ce trebuie luate n considerare:

La administrarea antibioticelor se reduce sinteza pereilor celulari. Pentrustimularea diviziunilor celulare trebuie adugate substane organice, de-

oarece aceste antibiotice distrug bacteriile doar n cazul creterii active acelulelor.Nu se recomand s utilizm n paralel inhibitori ai divizrii peretelui celu-lar (cum ar , de exemplu, penicilina) i inhibitori ai creterii celulelor.30

28 .., .. -. , 1962. 58 .

29Toma F.Bacteriologie general: Curs. Bucureti, 2005. 70 p.30 .., .., ..

: . : - , 2008. 152 .


28/173

28

Tehnicile de tratare a culturilor algale cu antibiotice variaz n funcie de pre-parat, de concentraia i timpul tratrii i au un efect letal asupra bacteriilor. Pre-parate antibiotice pot utilizate att separat, ct i mixt (compuse din combinareaa mai multor antibiotice), unele ind utilizate la etapa iniial, iar altele la etapanal de distrugere a bacteriilor din culturile algale.

Sensibilitatea algelor la antibiotice se modic ntr-un spectru larg i depindede specicul biologic al organismului. Un lucru extrem de important, n acestsens, este concentraia antibioticelor administrate. Unele concentraii contribuiela distrugerea total a tulpinilor algale, iar alte concentraii contribuie la distru-gerea bacteriilor i nu afecteaz algele. Astfel, n lucrarea lui .. icoautorii31se evideniaz dozele de antibiotice letale pentru unele alge i dozelenecesare, care nu afecteaz tulpinile algale (doar bacteriile), acestea ind prezen-tate n tabelele 5 i 6.

31 .., .., .. . - - c : : , 1975. 241 c.


29/173

29

Tabelul5

Concentraiaantibioticelorcestopeazcompletc

retereaalgelor

ibacteriilor,mg/ml

Specia

Antibioticele

Penicilin

Gramicidin

Aurantin

Streptomicin

Levomicetin

Colimicin

Cloetetraciclin

Oxitetraciclin

Tertraciclin

Polimixin

Eritromicin

Grizemin

Nestatin

Candicidin

Trihotecin

Chlorellavulgaris

1,5

1

0,0

1

0,0

3

0,0

5

0,2

0

0,2

0

>0,0

5

>0,1

0

>0,0

5

0,0

2

0,1

0,0

25

0,0

303

0,0

5

0,1

Scenedesmus

obliquus

>3,0

3

>0,1

0

0,1

0

0,0

2

0,0

005

>0,1

0

0,0

5

0,0

5

0,0

2

0,1

5

0,1

0,0

1

0,0

25

0,0

25

0,0

5

Ankistrodesmus

falcatus

>3,0

3

0,0

2

0,1

0

0,0

2

0,0

005

0,0

5

0,0

5

0,0

5

0,0

5

>0,0

5

0,1

5

0,0

05

0,0

25

0,0

005

0,0

05

Pseudomonasovalis

0,7

2

0,4

0

1

0,2

0

0,0

1

0,0

5

>0,1

>0,1

Pseudomonas

pyocyaneum

0,1

4

0,1

0

>0,20

0,1

1

0,5

0

0,0

1

>0,1

Pseudomonassp.

>0,6

1

0,2

0

0,2

0

0,2

0

0,0

1

0,1

0

>0,1

>0,1

Achromobacter

harthlebii

0,1

0,4

0

0,1

0

0,0

2

0,0

1

0,0

5

0,0

1

Flavobacterium

sulfurum

2,9

1

0,0

4

0,0

2

0,0

1

0,2

0

0,0

25

Sterratiarubra

1,4

5

0,0

4

2,0

0

0,0

2

0,0

5

>0,0

025

Bacillusmycoides

>3,0

3

>0,1

0

0,1

0

0,1

0

>0,02

0,0

6

1,0

0

0,0

005

0,0

1

Bacilluscereus

>3,0

3

>0,1

0

0,0

005

0,0

1

>0,20

0,2

3

0,5

0

>0,1

0

>0,1

0,1

Penicillium

chloroleucon

0,0

15

0,0

5

0,0

5

Aspergillus

ochraceae

0,1

0,0

25

0,0

25

Trichodermasp.

0,0

5

0,0

1

0,0

5


30/173

30

Dupcumo

bservm,celemaimaridozedeantibioticadministratepotf

depenicilin(de3mg/ml

),iarcelemai

micisuntdecandicidin

ilevomicetincarenco

ncentraiide0,0005mg/m

lstopeazcretereaalgel

or.

Tabelul6

Concentraiile

antibioticelorcenuinueneazcretereaalgelo

rireincompletdezvoltarea

microorganismelor,mg/ml

Specia

Antibioticele

Penicilin

Gramicidin

Aurantin

Streptomicin

Levomicetin

Colimicin

Clortetraciclin

Oxitetraciclin

Tertraciclin

Polimixin

Eritromicin

Grizemin

Nestatin

Candicidin

Trihotecin

Chlorellavulgaris

0,9

1

0,0

1

0,0

5

0,0

08

0,0

2

0,0

5

0,02

0,0

05

0,0

05

0,0

005

0,0

08

0,0

05

0,0

01

Scenedescmusobliquus

3,0

3

0,0

1

0,0

1

0,0

1

0,0

5

0,0

05

0,0

1

0,01

0,1

0

0,1

0,0

1

Pseudomonas

pyocyaneum

0,1

4

>0,1

0

0,0

1

0,0

5

0,0

5

>0,0

05

0,0

05

>0,1

Pseudomonassp.

0,7

3

0,0

8

0,1

0

0,0

2

0,0

03

0,0

5

0,0

2

0,01

>0,0

05

0,0

005

0,0

05

Achromobacter

harthlebii

0,1

4

0,0

4

3,03

0,0

4

>0,1

0

Cultivarea algelor Dobroja.pdf

Documents

Transcript of Cultivarea algelor Dobroja.pdf