Sergiu Dobrojan Abstract

29
1 ACADEMIA DE ŞTIINŢE A MOLDOVEI GRĂDINA BOTANICĂ (INSTITUT) Cu titlu de manuscris C. Z. U. 58.08 + 639.64 Dobrojan Sergiu MODIFICĂRILE MORFOFIZIOLOGICE ŞI BIOCHIMICE ALE ALGEI SPIRULINA PLATENSIS (NORDST.) GEITL. CULTIVATE PE APE REZIDUALE ŞI UTILIZAREA EI 03.00.05 - BOTANICĂ Autoreferatul tezei de doctor în biologie CHIŞINĂU, 2011

Transcript of Sergiu Dobrojan Abstract

Page 1: Sergiu Dobrojan Abstract

 

1

ACADEMIA DE ŞTIINŢE A MOLDOVEI

GRĂDINA BOTANICĂ (INSTITUT)

Cu titlu de manuscris

C. Z. U. 58.08 + 639.64

Dobrojan Sergiu

MODIFICĂRILE MORFOFIZIOLOGICE ŞI BIOCHIMICE ALE

ALGEI SPIRULINA PLATENSIS (NORDST.) GEITL.

CULTIVATE PE APE REZIDUALE ŞI UTILIZAREA EI

03.00.05 - BOTANICĂ

Autoreferatul tezei de doctor în biologie

CHIŞINĂU, 2011

Page 2: Sergiu Dobrojan Abstract

 

2

Teza a fost elaborată în Laboratorul de Cercetării Ştiinţifice „Algologie”, Catedra „Ecologie,

Botanică şi Silvicultură” a Universităţii de Stat din Moldova.

Conducător ştiinţific:

ŞALARU Victor, doctor habilitat în biologie, profesor universitar.

Referenţii oficiali:

CĂRĂUŞU Ioan, doctor în biologie, profesor universitar, Universitatea din Bacău, Laboratorul de Cercetări pentru Acvacultură şi Ecologie Acvatică, România. 

COJOCARI Angela, doctor în biologie, conferenţiar cercetător, Institutul de

Microbiologie şi Biotehnologie al AŞM.

Componenţa Consiliului ştiinţific specializat:

CIUBOTARU Alexandru, academician, doctor habilitat în biologie, profesor

universitar, Grădina Botanică (Institut) a AŞM.

COLŢUN Maricica, doctor în biologie, conferenţiar cercetător, Grădina Botanică

(Institut) a AŞM.

CODREANU Valentin, doctor habilitat în biologie, conferenţiar cercetător, Grădina

Botanică (Institut) a AŞM.

MANIC Ştefan, doctor în biologie, conferenţiar cercetător, rezervaţia „Codrii”.

NEDBALIUC Boris, doctor în biologie, conferenţiar, facultătea „Biologie şi

Chimie” a Universităţii de Stat din Tiraspol.

Susţinerea va avea loc la „16” septembrie, ora 1000, în şedinţa Consiliului ştiinţific specializat

DH 11.03.00.05 - 12, din cadrul Grădinii Botanice (Institut) a Academiei de Ştiinţe a Moldovei

(MD-2002, Chişinău, str. Pădurii, 18, fax. (+37322) 550443, e-mail:

[email protected]).

Teza de doctor şi autoreferatul pot fi consultate la biblioteca Academiei de Ştiinţe a Moldovei

(str. Academiei, 5, MD-2028, Chişinău) şi la pagina web a CNAA. (www.cnaa.acad.md).

Autoreferatul a fost expediat la 11 august 2011.

Secretar ştiinţific al Consiliului ştiinţific specializat,

doctor în biologie Maricica Colţun

Conducător ştiinţific, doctor habilitat în biologie,

profesor universitar Victor Şalaru

Autor: Sergiu Dobrojan

© Sergiu Dobrojan, 2011

Page 3: Sergiu Dobrojan Abstract

 

3

REPERE CONCEPTUALE ALE CERCETĂRII

Actualitatea temei şi importanţa problemei abordate. Problema optimizării mediilor

nutritive, în direcţia minimizării preţului biomasei obţinute, la cultivarea Spirulinei platensis,

precum şi utilizarea biomasei de Spirulină în diferite scopuri, rămâne a fi o prerogativă

importantă în cercetările biologice [1, 5, 7, 8, 9, 11]. Utilizarea ca mediu nutritiv la cultivarea

Spirulinei a apelor reziduale de la complexurile zootehnice şi întrebuinţarea biomasei obţinute în

diverse ramuri ale economiei naţionale creează perspective mari [7, 8, 14, 22, 24]. Determinarea

modificărilor morfofiziologice şi biochimice ale algei Spirulina platensis, cultivate pe ape

reziduale de la complexurile zootehnice în scopul stabilirii stării fiziologice a celulelor algale,

precum şi posibilitatea utilizării biomasei obţinute ca supliment în nutriţia umană şi animală vor

permite soluţionarea problemelor financiare legate de procurarea reagenţilor chimici necesari la

cultivarea Spirulinei platensis.

Descrierea situaţiei din domeniu şi identificarea problemelor de cercetare. Alga

Spirulina platensis conţine un procent înalt de proteine, atingând până la 70%-77% din masa

uscată, şi alte substanţe biologic active [11, 16, 17, 22], fapt care a trezit un interes major faţă de

cultivarea Spirulinei în multe ţări ale lumii. Spirulina, datorită proprietăţilor chimice şi

necesităţilor populaţiei lumii în proteine, este cultivată în cantităţi industriale [19, 21, 23], fapt ce

sporeşte mult necesitatea elaborării tehnologiilor avansate de cultivare şi utilizare a biomasei

obţinute. Utilizarea masivă a Spirulinei este limitată de costul exagerat al biomasei. De aceea,

este absolut necesară elaborarea metodelor de reducere a costului biomasei şi determinarea

modificărilor morfologice şi biochimice, care oferă posibilitatea de a stabili atât starea tulpinii

algei Spirulina platensis, cât şi posibilitatea de utilizare a biomasei obţinute în cele mai diverse

scopuri, în primul rând, ca sursă alimentară pentru om şi ca sursă furajeră pentru animale. O

sursă ieftină şi avantajoasă ce poate fi folosită ca mediu pentru cultivarea Spirulinei sunt apele

reziduale de la complexurile zootehnice [7, 14, 22, 24]. Cele mai persistente elemente chimice

din aceste ape reziduale rămân a fi azotul, potasiul, fosforul, calciul, magneziul, natriul [2, 7, 14,

24]. Aceste elemente sunt absolut necesare pentru asigurarea normală a proceselor fiziologice

din celulele algei Spirulina platensis. Totodată, sunt cunoscute deja procedee pentru cultivarea

Spirulinei pe ape reziduale [7, 17, 22], însă ele trebuie optimizate în direcţia majorării cantitative

şi calitative a biomasei de Spirulină. Studierea modificărilor morfofiziologice survenite la

cultivarea algei Spirulina platensis pe ape reziduale de la complexurile zootehnice, determinarea

conţinutului biochimic al biomasei obţinute, precum şi utilizarea acestei biomase în diverse

Page 4: Sergiu Dobrojan Abstract

 

4

ramuri ale economii naţionale rămân a fi nişte soluţii avantajoase care îi preocupă pe oamenii de

ştiinţă din domeniu.

Scopul tezei a constat în studierea modificării morfofiziologice a Spirulinei cultivate pe

medii cu ape reziduale de la complexuri zootehnice şi elucidarea modificărilor biochimice şi de

reproducere a algei în condiţii noi de cultivare; reducerea costului biomasei obţinute şi analiza

comparativă a biomasei crescute pe medii minerale şi pe cele cu adaos de ape reziduale.

Obiectivele tezei:

Cultivarea Spirulinei pe ape reziduale de la complexurile de bovine, porcine şi

cele avicole în diferite concentraţii şi influenţa lor asupra aspectului morfologic şi capacităţii de

reproducere a algei.

Studiul modificărilor morfologice şi biochimice ale Spirulinei cultivate pe medii

cu adaos de ape reziduale.

Studierea modificării compoziţiei biochimice a biomasei în genere şi a

compoziţiei calitative a proteinelor.

Cultivarea Spirulinei pe ape reziduale după metoda continuă şi modificarea

productivităţii algale.

Administrarea biomasei de Spirulină, crescută pe medii cu ape reziduale de la

complexuri avicole, ca supliment nutritiv puilor broiler.

Utilizarea biomasei de Spirulina platensis, crescute pe apele reziduale de la

complexuri de bovine, pe fondul diabetului experimental.

Metodologia cercetării. Asigurarea metodologiei cercetărilor ştiinţifice s-a realizat în

baza concepţiilor şi principiilor expuse în lucrările: Р. П. Тренкеншу [28], V. Rudic [17, 18],

Ю. В. Брянцева [26], О. А. Алекин [25], B. Melnic [13], Ю. В. Филиппович [29], Л. А.

Сиренко [27]. Eritrocitele au fost determinate cu ajutorul eritrocitometru „TU-353966-02,95”.

Testarea glucozei în sânge a fost făcută cu ajutorul glucometrului ,,Ez Smart" (Thailanda).

Analiza statistică a valorilor obţinute a fost realizată prin intermediul programului computerizat

„Statistica 6”, cu determinarea mediei aritmetice (M), erorii-standard (m), devierii-standard (σ),

coeficientului de variaţie (V), exactităţii (P), numărului (n) şi testului de semnificaţie (t),

pragului de semnificaţie (p) calculate după criteriul „Student-t”.

Noutatea şi originalitatea ştiinţifică a rezultatelor. În lucrare pentru prima dată a fost

elucidată istoria studierii algei cianofite Spirulina platensis în Republica Moldova şi în România,

şi au fost evidenţiate modificările morfologice ale talului şi celulelor în parte, survenite sub

Page 5: Sergiu Dobrojan Abstract

 

5

influenţa diferitelor concentraţii de ape reziduale utilizate în calitate de mediu nutritiv. În

premieră alga Spirulina platensis a fost cultivată pe apele reziduale de la complexuri de bovine şi

porcine. Au fost evidenţiate concentraţiile optime de ape reziduale, care stimulează creşterea

biomasei şi nu provoacă schimbări morfologice negative ale talului şi celulelor algei. În premieră

au fost studiate modificarea productivităţii algei Spirulina platensis, survenită ca rezultat al

utilizării diferitelor concentraţii de ape reziduale în calitate de mediu nutritiv, fiind determinată

productivitatea algei cultivate după metoda continuă. A fost analizată compoziţia biochimică a

Spirulinei cultivate pe apele reziduale şi a fost demonstrată netoxicitatea biomasei obţinute.

Pentru prima dată a fost determinată compoziţia aminoacidă a proteinei biomasei de

Spirulină crescută pe ape reziduale, fiind întreprinse cercetări ce ţin de utilizarea biomasei

obţinute prin metoda cultivării continue. A fost studiată în premieră influenţa Spirulinei crescute

pe apele reziduale de la complexuri de bovine prin metoda cultivării continue asupra diabetului

experimental.

Semnificaţia teoretică. Au fost demonstrate modificările morfologice ale Spirulinei

crescute pe medii cu ape reziduale de la complexurile zootehnice şi posibilitatea utilizării acestor

ape în scopul obţinerii biomasei valoroase cu preţ redus. A fost dovedită toleranţa algei Spirulina

platensis faţă de compoziţia apelor reziduale, fiind determinate condiţiile optime în care alga

acumulează biomasă maximală. A fost demonstrată utilitatea implementării metodei continue la

cultivare a Spirulinei în scopul obţinerii biomasei cu conţinut chimic favorabil. A fost

demonstrat efectul pozitiv al Spirulinei crescute pe apele reziduale de la bovine asupra

şobolanilor de laborator. A fost soluţionată problema obţinerii mediilor nutritive ieftine,

preparate pe baza apelor reziduale de la complexurile de bovine, porcine şi avicole, utilizate la

cultivarea algei Spirulina platensis după metoda cultivării continue, care nu provoacă schimbări

morfologice negative ale talului şi contribuie la sporirea biomasei algale valoroase, indicând

perspectiva utilizării ei.

Valoarea aplicativă. Procedeele de cultivare a Spirulinei platensis, propuse în teză, pot fi

utilizate în biotehnologie, deoarece asigură obţinerea unei cantităţi sporite de biomasă algală cu

cheltuieli minime.

Prin metoda propusă de cultivare a Spirulinei pe apele reziduale de la complexuri

zootehnice se va obţine o creştere continuă a culturii şi o cantitate mai mare de biomasă cu

conţinut biochimic valoros.

Biomasa obţinută poate fi utilizată în zootehnie, ca supliment în nutriţia puilor broiler, a

porcinelor, bovinelor şi a altor animale.

Page 6: Sergiu Dobrojan Abstract

 

6

Rezultatele ştiinţifice principale înaintate spre susţinere:

• Particularităţile morfologice ale algei Spirulina platensis cultivate pe diverse ape

reziduale de la complexurile zootehnice în diferite concentraţii.

• Modificarea capacităţii de reproducere şi a productivităţii algale în funcţie de

condiţiile ecologice.

• Compoziţia biochimică a algei Spirulina platensis crescute pe apele reziduale de

la complexurile de bovine, porcine şi avicole.

• Compoziţia aminoacidă a proteinelor din biomasa Spirulinei platensis crescută pe

apele reziduale de la complexurile zootehnice.

• Cultivarea periodică a Spirulinei pe apele reziduale de la complexurile de bovine,

porcine şi cele avicole şi determinarea cantitativă a biomasei obţinute.

• Cultivarea continuă a Spirulinei, utilizând ca mediu apele reziduale de la

complexurile zootehnice, cu extragerea biomasei şi înlocuirea cu mediu a 25%, 50% şi 75%,

stabilind asfel concentraţia optimă a biomasei extrase.

• Utilizarea biomasei de Spirulină crescută pe medii cu ape reziduale ca supliment

în nutriţia puilor broiler şi efectul ei pe fondul diabetului experimental.

Implementarea rezultatelor ştiinţifice. Rezultatele au fost implementate în cadrul SRL

”Avicola Bulboaca”.

Aprobarea rezultatelor. Rezultatele cercetărilor au fost comunicate şi discutate la

Conferinţa Internaţională „Bioetica, Filosofia, Economia şi Medicina” (Chişinău, 2008),

Conferinţele Internaţionale ale Tinerilor Cercetători din Republica Moldova (Chişinău, 2007-

2010), Conferinţa ştiinţifică naţională cu participare internaţională „Probleme actuale ale

microbiologiei şi biotehnologiei” (Chişinău, 2009), Conferinţa „Dezvoltarea cercetării ştiinţifice,

promovarea şi cultivarea creativităţii şi a inovării în procesul instruirii academice” (Chişinău,

2010), Simpozionul ştiinţific internaţional „Conservarea diversităţii plantelor”, consacrat

aniversării a 60-a de la fondarea Grădinii Botanice (Institut) a AŞM (Chişinău, 2010).

Publicaţii la tema tezei. Rezultatele obţinute sunt publicate în 17 lucrări ştiinţifice, 7

articole în reviste recenzate şi 10 în materiale ale comunicărilor ştiinţifice.

Volumul şi structura tezei. Teza constă din introducere, 4 capitole, concluzii şi

recomandări, bibliografie din 242 de titluri, volum total de 116 pagini de text de bază, 20 de

tabele şi 35 de figuri.

Cuvinte-cheie: Spirulină, aspect morfologic, conţinut biochimic, complexuri zootehnice,

ape reziduale, supliment nutritiv.

Page 7: Sergiu Dobrojan Abstract

 

7

CONŢINUTUL TEZEI

1. SPIRULINA PLATENSIS (NORDST.) GEITL.: CARACTERISTICILE

TAXONOMICĂ, MORFOFIZIOLOGICĂ, ECOLOGICĂ ŞI PERSPECTIVA

UTILIZĂRII BIOMASEI (sinteză bibliografică)

Algele cianofite (Cyanophyta), la care se referă specia Spirulina platensis, sunt o grupă

de organisme vegetale fotosintetice de o vârstă cronologică destul de înaintată, care depăşeşte 3,5

miliarde ani. Anume această grupă de alge se dezvoltă abundent, neavând concurenţă din partea

altor grupe de alge [ 9, 13, 25, 26].

Spirulina platensis, care a servit drept obiect de studiu, se referă la încrengătura

Cyanofhyta, clasa Hormogonoficeae, ordinul Oscillatoriales, familia Oscillatoriaceae, genul

Spirulina. Spirulina e o algă pluricelulară, filamentoasă, cu trihomii care ating aproximativ 1000-

1500 microni în lungime. În codiţii naturale filamentele algei Spirulina platensis sunt spiralate

uniform pe toată lungimea. Diametrul, sau lăţimea spiralei, oscilează între 36 şi 40 microni, iar

distanţa dintre rotaţiile spiralei constituie 43-57 microni. Celulele Spirulinei au formă cilindrică

şi sunt acoperite de un strat mucilaginos. Diametrul celulelor variază între 1-3 microni la cultura

tânără şi 11-12 microni la cultura matură [6, 9, 12, 23]. Spirulina se înmulţeşte prin intermediul

hormogoniilor mobile sau prin segmentarea talului în regiunea necridiilor, care constau din 3-10

şi chiar mai multe celule. Spirulina platensis este o algă cosmopolită, răspândită pe toate

continentele, preferând bazinele cu apă alcalină stagnantă cu mineralizaţia sporită, în care

predomină bicarbonatul de sodiu, iar pH-ul de obicei oscilează între 8,5 şi 9,0. Se întâlneşte mai

frecvent în bazinele din Africa Centrală, Mexic, Brazilia şi în alte ţări din zonele tropicale. A fost

depistată însă şi în unele bazine din Siberia, Caucaz, Israel, Bulgaria, România ş.a. [2, 8, 13, 24].

A fost întâlnită şi în Republica Moldova, într-un iaz din raionul Ungheni, lângă satul Nicolaevca,

de unde a fost selectată o tulpină [23].

Alga Spirulina platensis este una dintre cele mai solicitate şi mai bine cercetate specii de

microalge, datorită conţinutului înalt de proteine comestibile în biomasa ei şi un şir întreg de

substanţe biologic active, care se utilizează în cele mai diverse ramuri ale activităţii umane [1, 4,

6, 8, 9, 10, 11, 19, 23]. Cercetările efectuate au demonstrat că biomasa Spirulinei platensis nu

conţine substanţe toxice şi că influenţează pozitiv asupra dezvoltării organismului uman [1, 4, 5,

11, 16, 19]. Ca produs alimentar Spirulina poate înlocui carnea, făina de soia, oul de pasăre,

laptele şi alte produse alimentare [7, 10, 21].

Page 8: Sergiu Dobrojan Abstract

 

8

2. MATERIALE ŞI METODE DE LUCRU

Spirulina a fost cultivată pe apele reziduale de la complexurile de creştere a păsărilor,

bovinelor şi porcinelor, preparate în condiţii de laborator în concentraţiile de 5%; 10%; 15% şi

20%, obţinute prin diluţia cu apă distilată. La cultivarea Spirulinei pe mediile cu adaos de ape

reziduale au fost utilizate metode de cultivare continuă şi periodică [27, 28]. Modalităţile de

studiere a aspectului morfologic al celulelor, filamentelor şi a productivităţii, a conţinutului

biochimic al biomasei şi cel calitativ al proteinelor au fost efectuate după metodele utilizate în

algologia modernă [17, 18, 22, 27]. Indicii chimici ai apelor reziduale au fost determinaţi

utilizând metodicile hidrochimice [25]. Administrarea biomasei de Spirulină crescută pe ape

reziduale ca supliment puilor broiler a fost efectuată în concentraţia de 250 mg/l kg de

concentrate, iar şobolanilor de laborator - în doza de 15 mg/kg. Au fost stabilite modificările

indicilor sangvini prin determinarea eritrocitelor, hemoglobinei, vitezei de sedimentare a

hematiilor (VSH) şi prin testarea glucozei din sânge [13].

3. INFLUENŢA MEDIILOR NUTRITIVE CU ADAOS DE APE REZIDUALE DE

LA COMPLEXURILE ZOOTEHNICE ASUPRA PARTICULARITĂŢILOR

MORFOLOGICE, BIOCHIMICE ŞI A PRODUCTIVITĂŢII SPIRULINEI

PLATENSIS (NORDST.) GEITL

3.1. Componenţa chimică a apelor reziduale de la complexurile animaliere utilizate în

experimente

Apa reziduală de la complexurile de creştere a bovinelor, porcinelor şi de la cele avicole

se deosebeşte esenţial după mai mulţi parametri chimici [2]. Cel mai înalt nivel al pH-lui (11.04)

a fost stabilit în apa cu dejecţii de la complexurile avicole, ceva mai mic - la cele de bovine

(10.46), iar cele mai joase valori ale acestui parametru (9.04) sunt observate în apa de la

complexurile de porcine. Apa reziduală de la complexurile de bovine conţine cea mai înaltă

concentraţie de Ca+2 (268.63 mg/l), iar cea de la complexurile de porcine conţine cea mai înaltă

concentraţie de Na+, Mg+2 şi HCO3-. În apa reziduală de la complexurile avicole predomină

elemente ca: K+, Cl-, NH4+, N şi P.

3.2. Particularităţile morfologice ale algei Spirulina platensis crescute pe diverse ape

reziduale

Modificările morfologice ale Spirulinei cultivate pe ape reziduale de la complexurile

zootehnice au fost determinate după următorii parametri: lungimea filamentelor, lungimea

celulelor, lăţimea şi volumul celulelor.

Page 9: Sergiu Dobrojan Abstract

 

9

Analiza datelor experimentale obţinute ne demonstrează că dimensiunile de lungime ale

filamentelor de Spirulina platensis depind de natura apelor reziduale, de concentraţia lor şi de

vârsta culturii. În general, cele mai lungi filamente au fost stabilite la a 15-a zi de cultivare a

Spirulinei pe ape reziduale de 10% concentraţie, provenite de la complexurile de bovine. În acest

caz, lungimea filamentelor a crescut de la 380 microni în momentul inoculării până la 575

microni la a 15-a zi de cultivare. Totodată, cele mai mici dimensiuni ale filamentelor de

Spirulină (308 microni) au fost observate la a 5-a zi de cultivare pe ape reziduale de 20%

concentraţie de la întreprinderile avicole. Cultivarea de mai departe a algei pe aceste ape în

general provoacă moartea culturii (figura 3.2.1).

Fig. 3.2.1. Lungimea filamentelor de Spirulina platensis crescută pe diverse ape reziduale

(microni).

Lungimea fiecărei celule în parte nu este în strictă concordanţă cu lungimea filamentului

de Spirulină. Rezultatele analizei acestui parametru ne demonstrează că cele mai lungi celule le

au filamentele de Spirulină crescută pe ape reziduale de la complexurile de bovine. Optime s-au

dovedit a fi concentraţiile mediilor de 10-15%, în care trihomii, după lungime, ocupau o poziţie

medie. Cele mai bune rezultate sunt observate în a 10-a zi de cultivare (figura 3.2.2.).

Fig. 3.2.2. Lungimea celulelor de Spirulina platensis crescută pe diverse ape reziduale (microni).

Page 10: Sergiu Dobrojan Abstract

 

10

Lăţimea trihomului de Spirulină este determinată de lăţimea celulelor care intră în

componenţa lui. Valorile maximale ale lăţimii au fost stabilite pentru apele reziduale de la

complexurile de porcine la cele mai înalte concentraţii (20% şi 15%) în a 10-a şi a 15-a zi de

cultivare (figura 3.2.3).

Fig. 3.2.3. Lăţimea celulelor de Spirulina platensis crescută pe diverse ape reziduale (microni).

Dacă pentru Spirulina crescută pe apele reziduale de la complexurile avicole şi cele de

bovine creşterea maximă a lăţimii celulelor algale a constituit, respectiv, 18% şi 25% în

comparaţie cu cele mai mici valori ale acestui parametru, pentru celulele cultivate pe ape

reziduale cu dejecţii de la porcine creşterea acestui parametru a ajuns la 39% şi 46%,

corespunzător pentru concentraţiile de 15% şi 20% (figura 3.2.3).

O mare importanţă are volumul celulelor, deoarece de raportul lui faţă de suprafaţa

celulei depinde suprafaţa relativă de contact ale ei cu mediul înconjurător, fapt ce are impact

asupra intensităţii schimbului de substanţe dintre celule, dintre celulă şi mediu.

Fig. 3.2.4. Volumul celulelor de Spirulina platensis crescută pe diverse ape reziduale (microni 3).

Totodată, e de menţionat că odată cu creşterea concentraţiei apelor reziduale (15% şi

20%) se observă majorarea volumului celulelor, în special în cazul utilizării apelor reziduale de

Page 11: Sergiu Dobrojan Abstract

 

11

la porcine şi bovine (figura 3.2.4). În cazul cultivării Spirulinei pe medii cu ape reziduale de la

complexurile avicole în concentraţii de 5% sunt observate cele mai voluminoase celule. Volumul

celulelor în varianta cu 20% ape de la păsări treptat devin tot mai greu de determinat, iar peste 10

zile de cultivare majoritatea celulelor se alterează (figura 3.2.4.).

3.3. Productivitatea algei Spirulina platensis cultivate prin metoda de cultivare periodică pe

apele reziduale, provenite de la diverse complexuri zootehnice

Analizând productivitatea Spirulinei în funcţie de natura apei reziduale în parte, de

concentraţia ei şi de durata perioadei de cultivare, am observat că cele mai bune rezultate sunt

obţinute în a 15-a şi 20-a zi de cultivare pe ape cu dejecţii de la complexurile de bovine. Aceasta

se referă, în primul rând, la concentraţia de 10%, în care biomasa Spirulinei atinge valoarea de

3,77 şi, respectiv, 3,25 g/l corespunzător concentraţiilor de 10% şi 5%, respectiv. Biomasa de

Spirulină obţinută pe medii cu ape de la bovine este aproximativ de 3-7 ori mai mare decât cea

crescută pe apele cu dejecţii de la porcine şi cele avicole. Productivitatea maximă a Spirulinei pe

apele de 10% cu dejecţii de la bovine coincide cu creşterea lungimii filamentului, în general, şi a

celulelor, în particular. Totodată, creşte şi lăţimea lor.

Fig. 3.3.1. Productivitatea Spirulinei pe diverse ape reziduale de la complexurile animaliere (g/l

BAU).

Pe apele reziduale de 5% concentraţie cu dejecţii de la complexurile de bovine, unde la

fel a fost constatată una dintre cele mai mari productivităţi ale Spirulinei, creşterea lungimii

filamentului este urmată de micşorarea lungimii celulelor. Aceasta ne mărturiseşte despre faptul

că în aceste condiţii are loc o creştere mare a vitezei de diviziune a celulelor algale (figura 3.3.1).

3.4. Compoziţia biochimică a algei Spirulina platensis crescute pe apele reziduale

Experimentele noastre demonstrează că conţinutul diferiţilor compuşi din biomasa algală

depinde de concentraţia apelor reziduale utilizate pentru cultivarea Spirulinei. Este vorba, în

primul rând, de proteine şi glucide, cantitatea cărora se micşorează odată cu creşterea

Page 12: Sergiu Dobrojan Abstract

 

12

concentraţiei de ape reziduale (figura 3.4.1). În cazul utilizării mediilor nutritive compuse din

ape reziduale de la bovine la cultivarea Spirulinei, se obţine cel mai înalt conţinut de proteină

(56,84%) în mediul cu concentraţia de 5% ape reziduale, urmat respectiv de 10%, 15% şi 20%.

Peptidele sunt în cantităţi mai mari în concentraţiile de 10% şi 5%, urmate de cele cu 15% şi

20%. Lipidele se conţin în cantităţi mai sporite în concentraţia de 15%, după care urmează cele

de 10% şi 20%, iar cea mai redusă cantitate a lor o avem în varianta cu 5% ape reziduale.

Glucidele sunt mai multe în mediile cu 5% şi 10% ape reziduale, iar odată cu creşterea

concentraţiei mediului are loc descreşterea cantităţii lor. Conţinutul ficobilinelor este mai înalt în

mediul de 10% ape reziduale, urmat consecutiv de cele cu 15%, 5% şi 20% (figura 3.4.1).

Fig. 3.4.1. Compoziţia biochimică a Spirulinei platensis crescute pe ape reziduale de diferite

concentraţii provenite de la bovine.

În cazul Spirulinei crescute pe ape reziduale de la porcine, observăm o altă dependenţă a

componenţei biochimice de concentraţia apelor utilizate. În acest caz, cel mai înalt conţinut de

proteine şi ficobiline a fost înregistrat în biomasa crescută pe ape reziduale de 10% concentraţie,

urmate consecutiv de 15%, 5% şi 20% (figura 3.4.2). Cantitatea peptidelor, lipidelor,

ficobilinelor sporeşte în biomasă odată cu mărirea concentraţiei apelor reziduale de la 5% până la

15%. De rând cu creşterea de mai departe a concentraţiei apelor reziduale în mediul nutritiv,

conţinutul compuşilor respectivi se micşorează. În majoritatea cazurilor peptidele, lipidele şi

ficobilinele apar în cantităţi mai mari în concentraţiile mediilor de 10% şi 15% de ape reziduale.

Sunt o excepţie glucidele, cantitatea maximală a cărora a fost observată în variantele de 15% şi

20% de ape reziduale.

Page 13: Sergiu Dobrojan Abstract

 

13

Fig. 3.4.2. Compoziţia biochimică a Spirulinei platensis crescute pe ape reziduale de diferite

concentraţii provenite de la porcine.

Analizând compoziţia biochimică a biomasei de Spirulină crescute pe apele reziduale de

la complexurile de porcine, putem spune că cel mai înalt conţinut al compuşilor analizaţi a fost

atestat în mediile cu concentraţii de 10% şi 15% ape reziduale. Biomasa algală obţinută pe ape

reziduale cu concentraţii de 5% şi 20% este cea mai săracă din punct de vedere biochimic.

Conform rezultatelor cultivării Spirulinei pe apele reziduale de la complexurile avicole,

concentraţiile de 20% sunt toxice pentru algă (figura 3.4.3). La concentraţia cea mai înaltă,

antrenată în experimente, cultura de Spirulină moare. Creşterea concentraţiei apei reziduale de la

5% la 15% conduce, în primul rând, la diminuarea cantităţii de proteină şi peptide, conţinutul

cărora, în acest caz, se micşorează corespunzător de 3 şi de 5 ori şi mai mult. Conţinutul de

proteine scade de la 75,63% până la 24,15%, iar cel al peptidelor ─ de la 19,06% până la 3,67%.

Aceeaşi reducere a conţinutului, odată cu creşterea concentraţiei, este valabilă şi pentru glucide,

dar în proporţii mult mai mici.

Fig. 3.4.3. Compoziţia biochimică a Spirulinei platensis crescute pe ape reziduale de diferite

concentraţii provenite de la complexurile avicole.

Page 14: Sergiu Dobrojan Abstract

 

14

Cea mai săracă biomasă algală, din punct de vedere al conţinutului de lipide, a fost

stabilită în concentraţia de 15% ape reziduale, pe când în cazul diluţiilor de 10% şi 5%

cantitatea lor aproape că se dublează. Nivelul de concentraţie a apelor reziduale practic nu

influenţează conţinuturile de ficobiliproteine. (figura 3.4.3).

În concluzie la acest compartiment, menţionăm că concentraţiile înalte de ape reziduale

de la complexurile avicole sunt toxice pentru cultura de Spirulină. De concentraţia acestor ape

depinde mai ales conţinutul de proteine şi de peptide, mai puţin cel al glucidelor şi lipidelor.

Foarte puţin depinde de concentraţia apei reziduale conţinutul de ficobiline.

Compoziţia aminoacidă a biomasei de Spirulina platensis crescute pe apele reziduale

3.5. Compoziţia aminoacidă a biomasei de Spirulina platensis crescute pe apele reziduale

Aminoacizii reprezintă produsul final al hidrolizei proteinelor. Importanţa lor este foarte

mare, deoarece din ele sunt construite moleculele gigantice ale proteinelor - substanţe necesare

vieţii [13, 19, 24]. Noi am efectuat analiza conţinutului aminoacizilor în biomasa Spirulinei

crescute pe ape reziduale. Am analizat compoziţia aminoacizilor în biomasa cu cea mai înaltă

cantitate de proteină. În calitate de martor a servit biomasa crescută pe mediul mineral Zaruc

(figura 3.5.1). Majoritatea aminoacizilor, cu excepţia izoleucinei, se sintetizează în cantităţi mai

mari în biomasa algală crescută pe ape reziduale de 5% concentraţie de la complexuri avicole.

Totodată, conţinutul aminoacizilor în acest caz este, de cele mai dese ori, mai mare sau foarte

apropiat de cel stabilit pentru Spirulina crescută pe mediul Zaruc. Mediul nutritiv de 10% de la

porcine s-a dovedit a fi cel mai nefavorabil pentru sinteza aminoacizilor.

Fig. 3.5.1.Compoziţia aminoacidă a Spirulinei crescute pe ape reziduale de la complexurile

zootehnice (mg/100 mg).

Page 15: Sergiu Dobrojan Abstract

 

15

După cum vedem din figura 3.5.1, Spirulina cultivată pe mediul cu dejecţii de la porcine

conţine o cantitate de aminoacizi de 2-3 ori mai mică decât în biomasa crescută pe medii cu

adaos de dejecţii avicole de 5%. În biomasa crescută pe medii cu 5% dejecţii de la bovine

componenţa aminoacizilor este similară cu cea din lotul-martor, cu excepţia metioninei,

concentraţia căreia este mult mai înaltă

4. CULTIVAREA ALGEI SPIRULINA PLATENSIS PRIN METODA CULTIVĂRII

CONTINUE ŞI UTILIZAREA BIOMASEI OBŢINUTE

4.1. Obţinerea biomasei de Spirulina platensis prin metoda cultivării continue

La etapa iniţială (în prima zi de cultivare), Spirulina a fost inoculată în concentraţia de

0,350 g/l BAU. Concentraţia mediilor compuse din ape reziduale utilizate la cultivarea algei au

fost de 10% în varianta cu ape reziduale de la porcine şi de 5% în cele cu ape reziduale de la

păsări şi bovine. Concentraţiile menţionate au fost selectate şi utilizate în experienţe ca fiind cele

optime pentru obţinerea unei cantităţi maxime de proteină în biomasă, dar şi a biomasei algale.

Peste o perioadă de trei zile se extrăgeau 25%, 50% şi 75% din biomasă şi se înlocuiau cu mediul

nutritiv, proaspăt, compus din ape reziduale.

Extragerea a 25% din biomasă şi adăugarea mediului compus din ape reziduale contribuie

la obţinerea celei mai mari cantităţi de biomasă în cazul utilizării apelor reziduale de la

complexurile de bovine şi cele avicole. În acest caz obţinem o biomasă de 6,21 ori mai mare

decât la cultivarea prin metoda periodică, pe o perioadă de 20 de zile, în varianta cu ape

reziduale de la complexurile avicole. Acelaşi lucru se observă şi la cultivarea Spirulinei pe

mediul nutritiv alcătuit pe baza apelor reziduale de la complexurile de bovine şi porcine,

obţinând un spor de 1,06 şi, respectiv, 1,74 ori faţă de metoda cultivării periodice.

Tabelul 4.1.1. Cantitatea totală a biomasei de Spirulina platensis crescute pe apele

reziduale de la complexurile de porcine, bovine şi cele avicole după metoda cultivării continue

(g/l BAU)

Cantitatea biomasei extrase Apele reziduale

25%, M ± m 50%, M ± m 75%, M ± m Bovine 4,01 ± 0,54 2,13 ± 0,22 1,00 ± 0,06

Porcine 2,36 ± 0,53 2,64 ± 0,59 0,60 ± 0,03

Avicole 5,92 ± 0,27 2,45 ± 0,36 0,81 ± 0,03

Extragerea a 50% din biomasă duce la obţinerea unei cantităţi mai înalte de biomasă de

Spirulină doar în cazurile folosirii mediului compus din apele reziduale de la porcine. Dacă

comparăm rezultatele acestor experimente cu cele obţinute la cultivarea Spirulinei prin metoda

Page 16: Sergiu Dobrojan Abstract

 

16

de cultivare periodică, observăm că atât în cazul utilizării mediului compus din ape reziduale de

la porcine, cât şi în cazul celui de la complexurile avicole obţinem o creştere de 1,95 şi 2,57 ori.

La extragerea a 75% din biomasă obţinem cantităţi neînsemnate pentru toate variantele analizate,

fapt ce confirmă ineficienţa extragerii date (tabelul 4.1.1).

4.2. Utilizarea biomasei de Spirulina platensis crescute pe apele reziduale de la

complexurile avicole ca supliment în nutriţia puilor broiler

Experienţele au fost efectuate la întreprinderea avicolă „Avicola Bulboaca”, cu includerea a

60 de pui cu vârsta de 10 zile, repartizaţi egal în două loturi a câte 30 fiecare. Puii lotului

experimental (1) primeau ca supliment Spirulina crescută pe ape reziduale de la acelaşi complex

avicol, în concentraţie de 250 mg/l kg masă corporală; cei din lotul-martor (2) primeau doar

hrană obişnuită. În consecinţă am stabilit că viabilitatea puilor din lotul hrănit cu Spirulină

constituie 100%, pe când în lotul-martor, începând cu a 7-a zi, aceasta scade. Greutatea

corporală a puilor, odată cu administrarea Spirulinei, se măreşte. La a 31-a zi această diferenţă a

constituit cu 8% mai mult în favoarea puilor hrăniţi cu biomasă de Spirulină. Şi viabilitatea

puilor în lotul cu Spirulină s-a dovedit a fi cu circa 7% mai înaltă ca în lotul-martor (tabelul

4.2.1). Toate acestea demonstrează că biomasa de Spirulină crescută pe mediul cu dejecţii de la

păsări influenţează pozitiv, atât asupra greutăţii corporale a puilor, cât şi asupra viabilităţii lor, şi

poate fi indicată în calitate de stimulator biologic la creşterea puilor.

Tabelul 4.2.1. Influenţa Spirulinei crescute pe apele reziduale de la complexurile avicole asupra

viabilităţii şi greutăţii corporale ale puilor broiler Parametri analizaţi

1 zi de administrare Loturile experimentale Viabilitatea puilor (%) Greutatea unui pui (kg)

M ± m Lotul I 100 0,28±0,004 Lotul II 100 0,28±0,005

7 –a zi Lotul I 100 0,62±0,019 Lotul II 96,66 0,66±0,031

14 – a zi Lotul I 100 1,10±0,033 Lotul II 96,66 1,28±0,043

24-a zi de Lotul I 100 1,70±0,038** Lotul II 93,3 1,40±0,038

31-a zi

Lotul I 100 2,64±0,044** Lotul II 93,3 2,44±0,042

Notă: ** p<0,01. Spirulina folosită în calitate de supliment în nutriţia păsărilor contribuie la modificarea

indicilor hematologici ai sângelui, nivelul cărora determină funcţionalitatea şi starea bună a organelor

Page 17: Sergiu Dobrojan Abstract

 

17

interne. Eritrocitele au funcţii importante, asigurând transportul de oxigen şi CO2, absorbţia şi

transportul aminoacizilor, lipidelor etc. Norma de eritrocite din sângele găinilor, în care se

încadrează şi rezultatele noastre, este de la 1,61 până la 3,02 mln/1 mm3.

Cantitatea eritrocitelor, ca component de bază ce conţine pigmentul respirator al sângelui

(hemoglobina), de asemenea creşte la puii din lotul hrăniţi cu Spirulină (figura 4.2.1).

Fig. 4.2.1. Influenţa Spirulinei asupra numărului de eritrocite (x 1012 e/l).

Cantitatea de hemoglobină în eritrocite depinde de calitatea regimului de alimentare. Prin

analizele efectuate am demonstrat că conţinutul hemoglobinei în eritrocite se încadrează în

limitele normei (de la 56 g/l până la 96 g/l). În lotul experimental cantitatea hemoglobinei este

mai mare cu 9% comparativ cu lotul-martor (figura 4.2.2).

Fig. 4.2.2. Influenţa Spirulinei asupra nivelului de hemoglobină (g/l).

Nivelul de glucoză în sângele puilor din lotul cu administrare de Spirulină creşte

neînsemnat, dar totuşi diferenţa e de 5% în favoarea puilor hrăniţi cu Spirulină (figura 4.2.3).

2,3

2,2

2,14 2,16 2,18 

2,2 2,22 2,24 2,26 2,28 

2,3 

Eritrocite (lotul 1) Eritrocite (lotul 2)

Page 18: Sergiu Dobrojan Abstract

 

18

Fig. 4.2.3. Nivelul de glucoză pe fundalul administrării Spirulinei ( mmol/l ).

Spre deosebire de indicii sângelui menţionaţi, valorile cărora în lotul hrănit cu Spirulină

sunt mai înalte, viteza de sedimentare a hemului (VSH) descreşte. Astfel, în lotul 1 viteza de

sedimentare a hemului este cu 20% mai mică comparativ cu valorile din lotul-martor (figura

4.2.4).

Fig. 4.2.4. Influenţa Spirulinei asupra VSH (mm/oră).

Starea funcţională a organismului depinde de nivelul de dezvoltate a tuturor organelor

interne. Au fost analizate următoarele organe la puii din ambele loturi: ficatul, plămânii, inima,

stomacul glandular şi cel muscular.

Datele prezentate în tabelul 4.2.2 ne demonstrează că administrarea Spirulinei în calitate

de supliment nutritiv la puii broiler în mare măsură determină creşterea greutăţii plămânilor şi a

inimii, care se măreşte, respectiv, cu 40% şi cu 38%. Un rezultat pozitiv se observă şi în cazul

stomacului glandular şi al ficatului, masa cărora se măreşte respectiv cu 33% şi cu 27% în lotul

cu administrare de algă. Doar în cazul stomacului muscular avem un supliment neînsemnat de

greutate, în valoare de 5%, în comparaţie cu lotul-martor.

Page 19: Sergiu Dobrojan Abstract

 

19

Tabelul 4.2.2. Greutatea organelor interne analizate (g) Loturile experimentale Organele analizate

Lotul 1 (cu administrare de Spirulină)

M ± m

Lotul 2 (martor)

M ± m Ficat 94,17±0,737*** 74,00±0,763

Plămâni 14,00±0,288*** 10,00±0,288

Inimă 21,97±0,491*** 16,00±0,519

Stomac muscular 36,00±0,692 34,00±0,750

Stomac glandular 16,00±0,635** 12,00±0,115

Notă: ** p<0,01; *** p<0,001. Din cele menţionate putem conclude că administrarea biomasei de Spirulină crescute pe

ape reziduale de la complexurile avicole, ca supliment la nutriţia puilor broiler, este benefică

organismului păsărilor: contribuie la mărirea viabilităţii, la sporirea greutăţii şi la dezvoltarea

organelor interne, favorizează starea indicilor hematologici ai sângelui, totodată fiind eficientă

din punct de vedere economic.

4.3. Administrarea biomasei algei Spirulina platensis crescute pe apele reziduale de la

complexurile de bovine pe fondul diabetului experimental

Este cunoscut că alga Spirulina platensis posedă proprietăţi antidiabetice [2, 5, 18], însă

toate aceste experimente au rezultate pozitive la utilizarea biomasei de Spirulină crescute pe

mediul Zaruc care, după cum am menţionat, este foarte costisitor. De aceea, ne-am propus

utilizarea biomasei de algă crescute pe apele reziduale de la bovine ca supliment pe fondul

diabetului experimental. Pe parcursul experienţelor au fost determinate volumul de apă

administrată şobolanilor, glucoza din urină şi greutatea corporală, iar la finele cercetărilor au fost

determinaţi indicii hematologici.

Volumul cel mai mare al apei băute de şobolani a fost în lotul II (alloxan), fiind de 2,63

ori mai mare faţă de lotul-martor în a 10-a zi de experiment. La şobolanii din lotul IV (Spirulină

+ alloxan) în a 10-a zi de experienţă consumul de apă a fost numai de 1,88 ori mai înalt decât în

grupul-martor. Aşadar, Spirulina administrată contribuie la stabilizarea metabolismului apei.

Şobolanii din grupul III, cărora li s-a administrat numai Spirulină, consumau practic acelaşi

volum de apă ca şi lotul-martor (tabelul 4.3.1).

Page 20: Sergiu Dobrojan Abstract

 

20

Tabelul 4.3.1. Volumul de apă consumată de şobolani pe parcursul experimentului

Perioada de examinare şi volumul apei consumate (ml/24 ore) Loturile experimentale 1 zi

M ± m 7 zi

M ± m 10 zi

M ± m I (martor) 13,58±0,20 14,96±1,05 13,46±0,50 II (alloxan) 26,00±1,01*** 29,80±1,39*** 35,40±1,02*** III (Spirulină) 13,38±0,48 10,83±0,60** 15,20±1,39 IV (Spirulină + alloxan) 14,00±0,70 19,56±1,11* 25,40±1,07***

Notă: *p<0,05; ** p<0,01; *** p<0,001.

La şobolanii lotului ce au consumat Spirulină şi alloxan se observă o scădere în greutate

de 1,00 ori, în a zecea zi, faţă de greutatea iniţială, pe când în lotul cu administrare de alloxan tot

în aceeaşi perioadă obţinem o descreştere de 1,05 ori. Greutatea corporală a şobolanilor lotului

cu administrare de Spirulină demonstrează tendinţa de majorare cu 2,7 g, iar la şobolanii lotului-

martor - cu 3,2 g. Astfel, considerăm că perioada de 10 zile este prea mică pentru determinarea

creşterii greutăţii corporale la şobolani, organismul fiind, probabil, în perioada de acomodare.

În ceea ce priveşte influenţa Spirulinei crescute pe apele reziduale de la complexurile de

bovine asupra indicilor hematologici ai sângelui şobolanilor experimentali, putem menţiona că

nu există pericol de administrare. În urma experienţelor efectuate am observat o tendinţă de

normalizare a hemoglobinei, a eritrocitelor la şobolanii cărora li s-a administrat Spirulina pe

fondul diabetului experimental, dar care se cuprind în limitele admisibile. Influenţa Spirulinei

asupra diabetului alloxanic se exprimă prin majorarea eritrocitelor şi a hemoglobinei de 1,11 ori

şi prin scăderea glucozei şi VSH, corespunzător, de 1,28 ori şi 1 ori (tabelul 4.3.4).

Tabelul 4.3.4. Influenţa Spirulinei platensis cultivate pe ape reziduale asupra indicilor

hematologici la şobolanii din experiment Loturile experimentale Indicii analizaţi

Martor

M ± m

Alloxan

M ± m

Spirulina+ alloxan M ± m

Spirulina

M ± m Glucoza (mmol/l) 4,70 ± 0,11 7,30 ± 0,30*** 5,7 ± 0,26** 3,52 ± 0,15** Hemoglobina (g/l)

137,28 ± 2,65 116,60 ± 1,07*** 130,20 ± 2,70 *** 156,26 ± 2,40***

Eritrocitele (10-12

e/l) 5,43 ± 0,48 4,70 ± 0,17* 5,22 ± 0,30* 5,90 ± 0,53

VSH (mm/oră) 1,00 ± 0,26 2,00 ± 0,22* 1,00±0,12 1 ± 0,27 Notă: *p<0,05; ** p<0,01; *** p<0,001.

Page 21: Sergiu Dobrojan Abstract

 

21

CONCLUZII GENERALE

1. În rezultatul cercetărilor efectuate a fost soluţionată problema obţinerii mediilor nutritive

ieftine, preparate pe baza apelor reziduale, utilizate la cultivarea algei Spirulina platensis după

metoda cultivării continue, care nu provoacă schimbări morfologice negative ale talului şi

contribuie la creşterea biomasei algale valoroase din punct de vedere al conţinutului de proteine

şi alte substanţe biologic active, indicând perspectiva utilizării ei.

2. Experimentele efectuate au demonstrat că structura morfologică a talului şi a celulelor

algei Spirulina platensis, capacitatea de reproducere şi compoziţia chimică a biomasei se

modifică în funcţie de componenţa şi concentraţia apelor reziduale.

3. Concentraţiile de 5-10% ape reziduale de la complexurile zootehnice de bovine, porcine

şi avicole, utilizate în mediile nutritive, indiferent de originea lor, nu provoacă modificări

esenţiale în structura morfologică a talului algei Spirulina platensis, care practic nu se deosebeşte

de cea din mediile minerale costisitoare.

4. Aspectul morfologic al Spirulinei şi compoziţia chimică a biomasei suferă modificări în

mediile nutritive cu concentraţii de ape reziduale mai mari de 10%. În concentraţiile de 15% ape

reziduale trihomii algei se micşorează, iar volumul celulelor se măreşte în rezultatul vacuolizării

intense, pe când în concentraţia de 20% celulele deformate se alterează.

5. Productivitatea Spirulinei depinde de tipul şi de concentraţia apelor reziduale, precum şi

de metoda de cultivare. Cultivarea prin metoda periodică permite obţinerea a maximum 3,77 g/l

BAU în cazul folosirii mediilor compuse din apele reziduale de la complexurile de bovine şi

numai 0,95 g/l BAU pe cele de la întreprinderile avicole.

6. Utilizarea metodei cultivării continue, cu extragerea a 25% din biomasă peste un interval

de trei zile, în cazul utilizării apelor de la păsări, asigură obţinerea unei cantităţi de biomasă de

6,21 ori mai mari, comparativ cu cultivarea periodică a Spirulinei pe aceleaşi ape.

7. Cultivarea Spirulinei platensis pe medii cu adaos de ape reziduale nu diminuează

calitatea proteinei şi corelaţia dintre acizii aminici din componenţa ei, în special în biomasa

obţinută pe mediile cu 5% ape de la complexurile avicole şi cele de bovine.

8. Folosirea biomasei de Spirulină crescute pe apele reziduale de la întreprinderile avicole

ca supliment în nutriţia puilor broiler sporeşte viabilitatea lor cu 7%, greutatea corporală - cu 8%,

creşterea greutăţii organelor interne şi îmbunătăţirea indicilor hematologici ai sângelui.

9. Spirulina crescută pe apele reziduale de la complexurile de bovine acţionează pozitiv în

cazul administrării pe fondul diabetului alloxanic, contribuind la menţinerea greutăţii corporale a

Page 22: Sergiu Dobrojan Abstract

 

22

şobolanilor luaţi în experimente, la stabilizarea metabolismului apei, la reducerea glucozei din

urină şi la îmbunătăţirea indicilor hematologici ai sângelui.

RECOMANDĂRII PRACTICE

1. Se recomandă utilizarea metodei cultivării continue la cultivarea industrială a algei

Spirulina platensis pe apele reziduale de la complexurile zootehnice în concentraţii de 5%-10%

cu extragerea a 25% din biomasă şi înlocuirea cu mediu nutritiv, în scopul obţinerii biomasei

calitative şi ieftine.

2. Biomasa de Spirulină obţinută pe baza utilizării apelor reziduale de la complexurile

avicole se recomandă ca supliment nutritiv ieftin şi eficient în hrana puilor broiler.

BIBLIOGRAFIE

1. Amha B. The potential application of Spirulina (Arthrospira) as a nutritional and

therapeutic supplement in Health management. In: Journ. on nutriceutical and nutrition, 2002, nr.

2, vol. 5, p. 27-48.

2. Andrieş S. ş. a. Program complex de valorificare a terenurilor degradate şi sporirea

fertilităţii solului, partea II. Chişinău: Pontos, 2004. 128 p.

3. Bacalov Iu., Crivoi A. Fitoterapia în dereglările metabolismului glucidic. Chişinău: CEP

USM, 2009. 107 p.

4. Beneman B. Biotechnological applicaţions of cyanobacteria. In: 8-th int. symp.

phototrophic procariots urbino, 1994, p. 29.

5. Besker E. W. Spirulina alga of Life. In: Bull. inst. oceanolorg., 1993, nr. 12, p.141- 155.

6. Cărăuş I. Cultura în scară mare a algei Spirulina. Probleme şi preocupări actuale. În:

Studii şi comunicări ştiinţifice, 2001, p. 233-238.

7. Ciferri O. Spirulina, the edible microorganism. In: Micob. reviews, 1983, p. 567-569.

8. Ciferri O., Tiboni O. The biochemistry and industrial potential of Spirulina. In: Annual

review of microbiology, 1985, p. 503-526.

9. Dragoş N., Hodişan V., Peterfi L. Spirulina: caracterizarea biologică, obţinerea şi

valorificarea biomasei. In: Contr. bot. univ. Cluj- Napoca, 1987, p. 235-247.

10. Harald W. Spirulina mico food macro blessing. California: Leo Publishing Inc, 2004. 78 p.

11. Hills C., Fujii M. The secrets of Spirulina. USA: Univ. of the Trees Press, 1980. 218 p.

12. Mao hsh Y., Mau nwang J., Ran yeh T. Inorganic elements determination for algae. In:

Journal of food and drng analysis, 2001, nr. 3, vol. 9, p. 178-182.

Page 23: Sergiu Dobrojan Abstract

 

23

13. Melnic B., Crivoi A. Compendium de lucrări practice la fiziologia omului şi animalelor.

Chişinău: Lumina, 1991. 136 p.

14. Olguin E. et al. Annual productivity of Spirulina (Arthrospira) and nutrient removal in a

pig wastewater recycling process under tropical conditions. In: Journal of applied phycology,

2003, nr. 15, p. 249-257.

15. Parich P. et al. Role of Spirulina in the control of glycemia and lipedemia in tyre 2

diabetes mellitus. In:. Med. food., 2001, v. 4, p. 193-199.

16. Ramirez L. M. Uso tradicional y actual de Spirulina sp. (Arthrospira sp.). In:

Interciencia, 2006, nr. 9, vol. 31, p. 657-660.

17. Rudic V. Aspecte noi ale biotehnologiei moderne. Chişinău: Ştiinţa, 1993. 139 p.

18. Rudic V., Gudumac V. Metode de investigaţii în ficobiotehnologie. Chişinău: CEP USM,

2002. 130 p.

19. Rudic V. ş. a. Ficobiotehnologie - cercetări fundamentale şi realizări practice. Chişinău:

Elena V. I. S.R.L., 2007. 206 p.

20. Rudic V., Şalari V., Obuh P. Tulpina Spirulina platensis (Nordst) Geitl. Calu-835-

producător de biomasă. Brevet de invenţie Nr. 169 ( MD ), publ. în Bopi, 3; 1995.

21. Sasson A. Biotehnologii şi dezvoltare. Bucureşti: Editura tehnică, 1993. 303 p.

22. Şalaru V., Socican I., Lupaşcu V. Utilizarea algelor producătoare de substanţe biologic

active în alimentaţia păsărilor. Chişinău: ICŞITE, 1999. 47 p.

23. Şalaru V. ş.a. Biomasa algală sursă alternativă de energie, produse alimentare non poluate

şi substanţe biologic active. In: Stud. univers., 2007, nr. 7, p. 196-201.

24. Vetayasuporn S. The potential for using wastewaters from household scale fermented thai

rice noodle factories for cultivating Spirulina platensis. In: Pakistan journal of biological

sciences, 2004, nr. 7, p. 1554-1558.

25. Алекин О.А. Семенов А. Д., Скопинцев Б. А. Руководство по химическому анализу

вод суши. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1973. 269 с.

26. Брянцева Ю. В., Лях А. М., Сергеева А. В. Расчет объемов и площадей поверхности

одноклеточных водорослей Черного моря. Севастополь: НАН Украины. Ин-БЮМ, 2005.

25 с.

27. Сиренко Л. А. и др. Методы физиолого-биохимического исследования водорослей

в гидробиологичекой практике. Киев: Наукова Думка, 1975. 241 с.

Page 24: Sergiu Dobrojan Abstract

 

24

28. Тренкеншу Р. П. Простейшие модели роста микроводорослей 2. Квазинепрерывная

культура. B: Экология моря, 2005, вып. 67, c. 98-110.

29. Филиппович Ю. В., Егорова Т. A., Севастьянова Г. A. Практикум по общей

биохимии. Москва: Просвещение, 1982. 317 c.

LISTA LUCRĂRILOR ŞTIINŢIFICE PUBLICATE LA TEMA TEZEI Articole în reviste recenzate:

1. Dobrojan S., Şalaru V., Şalaru V. Utilizarea apelor reziduale de la complexele

zootehnice la cultivarea industrială a algei Spirulina platensis (NORDST.) Geitl. In: Studia

Universitatis, nr. 6 (26), seria Ştiinţe ale naturii, Chişinău 2009, p. 46-50.

2. Dobrojan S. Utilizarea biomasei de Spirulina platensis (NORDST.) Geitl crescută pe

apele reziduale de la complexele avicole în calitate de supliment nutritiv la puii broiler. In:

Studia Universitatis, seria Ştiinţe ale naturii, 2010, nr. 1 (31), p. 57-61.

3. Dobrajan S. Estimarea stării ecologice a comunei Copăceni, raionul Sîngerei. In:

Buletinul Ştiinţific, Revistă de Etnografie, Ştiinţele Naturii şi Muzeologie, 2009, vol. 10 (23), p.

151-155.

4. Dobrojan S. Obţinerea substanţelor biologic active din biomasa microalgei Spirulina

platensis (NORDST.) Geitl crescută pe ape reziduale. In: Mediul ambiant, 2010, nr. 2 (50), p. 24-

28.

5. Dobrojan S., Bacalov Iu. Starea funcţională a pancreasului endocrin în diabetul

experimental pe fondul administrării Spirulinei platensis crescute pe ape reziduale. In: Buletinul

Ştiinţific, Revistă de Etnografie, Ştiinţele Naturii şi Muzeologie, 2009, vol. 10 (23), p. 143-149.

6. Dobrojan S., Bacalov Iu. Influenţa Spirulinei platensis crescute pe ape reziduale asupra

indicilor hematologici în diabetul experimental. In: Studia Universitatis, seria Ştiinţe ale naturii,

2010, nr. 1 (30), p. 142-145.

7. Dobrojan S., Şalaru V. V., Şalaru V. M., Negara C., Dobrojan G., Trofim A. Alga cianofită

Anabaenopsis sp. – sursă de înbogăţire a solului în azot. In: Simpozionul ştiinţific internaţional

„Conservarea diversităţii plantelor” consacrat aniversării a 60-a de la fondarea Grădinii Botanice

(Institut) a AŞM, 2010, p. 182-186.

8. Bacalov Iu., Dobrojan S. Manifestările clinice ale diabetului experimental la şobolanii

albi de laborator pe fondul administrării spirulinei crescute pe ape reziduale. In: Buletinul

Academiei de Ştiinţe a Moldovei, Ştiinţele vieţii, 2010, nr. 3 (312), p. 51 – 56.

Teze ale comunicărilor ştiinţifice:

Page 25: Sergiu Dobrojan Abstract

 

25

9. Dobrojan S. Purificarea apelor reziduale de la creştera păsărilor cu Spirulina platensis

(NORDST.) GEITL. CALU 835. In: International Conference of young Researches, 2008, p. 102

10. Bîrsan G., Şalaru V., Dobrojan S. Posibilitatea utilizării apelor reziduale ca mediu

nutritiv pentru creşterea Spirulinei platensis. In: Bioetica, Filosofia, Economia şi Medicina,

ediţia a XIII-a, 2008, p. 162-164.

11. Dobrojan S. Cultivarea Spirulinei platensis (NORDST) Geitl. pe apele de la staţia de

epurare biologică din municipiul Chişinău. In: International Conference of young Researches,

2007, p. 113.

12. Dobrojan S. Cultivarea Spirulinei platensis (Nordst.) Geitl. pe apele reziduale de la

complexele avicole utilizând metoda cultivării continue. In: Dezvoltarea cercetării ştiinţifice,

promovarea şi cultivarea creativităţii şi a inovării în procesul instruirii academice, 2010, p. 39-

40.

13. Trofim A., Şalaru V., Dobrojan S. Influenţa tratării seminţelor înainte de semănat cu

suspensie de alge Cylindrospermum licheniforme var. alatosporul şi Anabaenopsis sp. asupra

dezvoltării plantelor de castraveţi şi tomate. In: Conferinţa ştiinţifică naţională cu participare

internaţională „Probleme actuale ale microbiologiei şi biotehnologiei”, 2009, p. 173-174.

14. Trofim A., Şalaru V., Dobrojan S. Unele aspecte ale dezvoltării algei Chaetomorpha

linum (KUTZ) pe ape reziduale menagere de la staţia de epurare din mun. Chişinău. In:

Conferinţa ştiinţifică naţională cu participare internaţională „Probleme actuale ale microbiologiei

şi biotehnologiei”, 2009, p. 176-177.

15. Trofim A., Şalaru V., Dobrojan S. Rolul algelor Cylindrospermum licheniforme f.

alatosporum (KONDRAT) şi Anabaenopsis sp. în procesul de epurare a apelor reziduale de la

complexele zootehnice. In: Conferinţa ştiinţifică naţională cu participare internaţională

„Probleme actuale ale microbiologiei şi biotehnologiei”, 2009, p. 178-179.

16. Dobrojan S. Negara C., Dobrojan G., Şalaru V. Capacitatea de fixare biologică a

azotului atmosferic de către alga cianofită Cylindrospermum licheniforme (Bory) Kütz f.

alatosporum Kondrat. In: International Conference of young Researches, 2010, p. 59.

17. Dobrojan S., Dobrojan G., Şalaru V. Cultivarea algei cianofite Spirulina platensis

utilizând ca mediu apele reziduale de la complexele de porcine. In: International Conference of

young Researches, 2010, p. 60.

Page 26: Sergiu Dobrojan Abstract

 

26

ADNOTARE

Dobrojan Sergiu. ”Modificările morfofiziologice şi biochimice ale algei Spirulina platensis (Nordst.)

Geitl. cultivate pe ape reziduale şi utilizarea ei”: teză de doctor în biologie, Chişinău, 2011.

Teza constă din introducere, 4 capitole, concluzii şi recomandări, bibliografie din 242 de titluri,

volum total de 116 pagini de text de bază, 20 de tabele şi 35 de figuri. Rezultatele obţinute sunt publicate

în 17 lucrări ştiinţifice.

Cuvinte-cheie: Spirulină, aspect morfologic, conţinut biochimic, complexuri zootehnice, ape

reziduale, supliment nutritiv.

Domeniul de studiu: 03.00.05 – botanică

Scopul tezei a constat în studierea modificării morfofiziologice a Spirulinei cultivate pe medii cu

ape reziduale de la complexuri zootehnice şi elucidarea modificărilor biochimice şi de reproducere a algei

în condiţii noi de cultivare; reducerea costului biomasei obţinute şi analiza comparativă a biomasei

crescute pe medii minerale şi pe cele cu adaos de ape reziduale.

Obiective: studiul modificărilor morfologice şi al capacităţii de reproducere a Spirulinei,

survenite la utilizarea apelor reziduale în calitate de mediu nutritiv; determinarea calităţii biomasei

obţinute; implementarea metodei cultivării continue a Spirulinei pe ape reziduale; administrarea biomasei

obţinute în raţia alimentară a puilor broiler şi în diabetul zaharat experimental.

Noutatea ştiinţifică. Au fost studiate modificările morfologice, biochimice şi de reproducere ale

Spirulinei cultivate pe medii cu ape reziduale de la complexuri zootehnice, ceea ce asigură obţinerea de

biomasă algală sporită. A fost demonstrat faptul că în concentraţiile de ape reziduale până la 5-10% alga

se dezvoltă bine, iar biomasa obţinută, cu un preţ mult mai scăzut, nu se deosebeşte esenţial de cea

crescută pe medii minerale costisitoare.

Problema ştiinţifică soluţionată: constă în obţinerea mediilor nutritive ieftine, preparate pe baza

apelor reziduale de la complexurile de bovine, porcine şi avicole, utilizate la cultivarea algei Spirulina

platensis după metoda cultivării continue, care nu provoacă schimbări morfologice negative ale talului şi

contribuie la sporirea biomasei algale valoroase, indicând avantajele aplicabilităţii ei.

Semnificaţia teoretică. Au fost obţinute date noi referitor la: particularităţile morfofiziologice ale

Spirulinei crescute pe ape reziduale; posibilitatea utilizării metodei cultivării continue a Spirulinei pe ape

reziduale cu scopul obţinerii unui preţ redus al biomasei algale. A fost determinată compoziţia chimică a

biomasei obţinute.

Valoarea aplicativă este exprimată în recomandările expuse, implementarea cărora va spori

eficientizarea producerii biomasei de Spirulină cu un conţinut biochimic valoros, cu cheltuieli reduse şi

perspective de utilizare a acesteia în nutriţia animalelor care produc aceste reziduuri.

Implementarea rezultatelor ştiinţifice. Rezultatele obţinute au fost implementate în cadrul SRL

”Avicola Bulboaca”.

Page 27: Sergiu Dobrojan Abstract

 

27

АННОТАЦИЯ

Доброжан Серджиу. “Морфофизиологические и биохимические изменения водоросли Spirulina

platensis (Nordst.) Geitl., культивированной на сточных водах, и еë использование”: диссертация на

соискание учёной степени докторa биологических наук, Кишинэу 2011. Диссертация состоит из: введения, 4

глав, выводов и рекомендаций, библиографии из 242 источников, 116 страниц основного текста, 21 таблицы

и 34 рисунков. Полученные результаты опубликованы в 17 научных работах.

Ключевые слова: Спирулина, морфологический аспект, биохимический состав, зоотехнические

комплексы, сточные воды, биологические добавки питания.

Направление изучения: 03.00.05 - ботаника.

Цель работы: изучение изменений морфофизиологической структуры, биохимического состава,

репродуктивности Спирулины, культивированной на сточных водах животноводческих комплексов, и

снижение себестоимости полученной биомассы.

Задачи: изучение морфологических и биохимических изменений и репродуктивного потенциала

Спирулины, выращенной на сточных водах; реализация метода непрерывного культивирования Спирулины

на сточных водах.

Научная новизна. Впервые были изучены морфологические и биохимические свойства

Спирулины, выращенной на основе сточных вод зоотехнических комплексов. Установлены оптимальные

концентрации сточных вод, использованных при культивировании и позволяющих получить

высококачественную биомассу, с низкой стоимостью.

Научная задача: состоит в получении питательных сред более дешёвых чем ранее предложенные,

приготовленных на базе сточных вод с зоотехнических комплексов крупнорогатого скота, свиноферм и

птицеферм, использованных для последущего культивирования водоросли Spirulina platensis, согласно

методу непрерывного культивирования, который не предусматривает негативных морфологических

изменений толломов водоросли и способствует увеличения водорослиевой биомассы высокого качества с

уточняющие преимущества его применения.

Теоретическое значение. Были получены новые данные относительно морфо-физиологических,

биохимических и репродуктивных свойств Спирулины, выращенной на основе сточных вод.

Практическое значение обусловлено в рекомендациях, реализация которых позволит повысить

эффективное производство биомассы, снижение затрат и откроет перспективы еë использования в кормах

для животных.

Внедрение полученных результатов. Результаты были внедрены в практике SRL „Avicola

Bulboaca”.

Page 28: Sergiu Dobrojan Abstract

 

28

ADNOTATION

Dobrojan Sergiuю “ Morphophysiological and biochemical changes of the algae Spirulina

platensis (Nordst.) Geitl. cultivated on wastewater and its use”: doctor's degree thesis in biology,

Chisinau, 2011.

The thesis consists of introduction, 4 chapters, conclusions and recommendations, bibliography of

242 titles, in a total volume of 116 pages of basic text, 21 tables and 35 figures. The obtained results are

published in 17 scientific papers.

Key-words: Spirulina, morphological aspect, biochemical content, zootehnical

complexes, wastewaters, nutritional supplement. Field of study: 03.00.05 – botany. Purpose of work

thesis: was to study the morphophysiological change of alga Spirulina platensis grown on media with

wastewaters from zootehnical complexes and elucidation of the biochemical and reproductional changes

of the algae growing in the new conditions of cultivation, reduction of cost of the obtained biomass and

comparative analysis of the biomass grown on mineral media and on media with addition of wastewaters.

Objectives: Study of morphological changes and reproductional capacities of Spirulina occurred in the

use of wastewater as a nutritional medium; determination of the quality of the produced biomass;

implementation of the method of continuous cultivation of method of Spirulina on wastewaters;

administration of the obtained biomass to broiler chickens as nutritional supplement and to experimental

diabetes. Scientific novelty: Were studied the particularities of morphological, biochemical and

reproductional changes of Spirulina grown on media with wastewaters from zootehnical complexes, wait

assures the obtaining of increased biomass of alga. It was demonstrated that in the concentrations of

wastewaters till 5-10%, with a much more reduced price, does not differ essentiauy from that grown on

expensive mineral media.

Solved scientific problem: Is to obtain cheap culture medium preparations based complexes

wastewater from cattle, swine and poultry used to cultivate algae Spirulina platensis by continuous

cultivation method, which does not cause morphological changes negative talului and contribute to

increased algal biomass valuable and indicating the advantages of its application.

Theoretical significance: There were obtained new data on: the morphophysiological

particularities of Spirulina grown on wastewaters, as well as, the possibility of using the continuous

Spirulina cultivation method on waste waters in the aim to purpose to obtain a reduced cost of the algae

biomass. The chemical composition of the obtained biomass was demonstrated.

Practical value: is expressed in the proposed recommendations, the implimentation of wich will increase

the efficiency of Spirulina biomass production with a valuable biochemical content with low-costs and

perspectives of its usage in nutrition of animals producing the corresponding residues. Implementation

of scientific results: The results have been implemented within and LLC “Avicola Bulboaca”.

Page 29: Sergiu Dobrojan Abstract

 

29

 

DOBROJAN SERGIU

MODIFICĂRILE MORFOFIZIOLOGICE ŞI BIOCHIMICE ALE

ALGEI SPIRULINA PLATENSIS (NORDST.) GEITL.

CULTIVATE PE APE REZIDUALE ŞI UTILIZAREA EI

03.00.05 - BOTANICĂ

Autoreferatul tezei de doctor

___________________________________________________________________________

Aprobat spre tipar: 10.08.2011 Formatul hârtiei 60x84 1/16 Hârtie ofset. Tipar ofset. Tiraj 65 ex.

Coli de tipar.: 1,8 Comanda nr. 115/11

Centrul Editorial – Poligrafic al USM

Str. Al. Mateevici 60, MD 2009, Chişinău