alternativeАльтернативная энергетика и экология (ISJAEE)Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)1608-8298Международный издательский дом научной периодики "Спейс10.15518/isjaee.2015.21.006alternative-199Research ArticleВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКАRENEWABLE ENERGYБИОДИЗЕЛЬ ИЗ МИКРОВОДОРОСЛЕЙ: МЕТОДЫ ИНДУКЦИИ ЛИПИДОВ И СКРИНИНГА ПЕРСПЕКТИВНЫХ ШТАММОВBIODIESEL FROM MICROALGAE: METHODS INDUCTION OF LIPIDS AND SCREENING PROMISING STRAINSЧерноваН. И.ChernovaN. I.

канд. биол. наук, ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории ВИЭ географического факультета

Dr. Sc. (biology/botany), senior scientific worker of Renewable Energy Sources Laboratory

chernova_nadegda@mail.ruКиселеваС. В.KiselevaS. V.

канд. физ.-мат. наук, ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории ВИЭ географического факультета

Dr. Sc. (physical-mathematical), senior scientific worker of Renewable Energy Sources Laboratory 

chernova_nadegda@mail.ruКалининаО. Ю.KalininaO. Yu.

младший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории ВИЭ географического факультета

junior scientific worker of Renewable Energy Sources Laboratory

chernova_nadegda@mail.ruМГУ им. М.В. Ломоносова, географический факультет, НИЛ ВИЭ 119991 Москва, Ленинские горы, д. 1РоссияLomonosov Moscow State University, Geographical Faculty, Renewable Energy Sources Laboratory 1 Leninskiye Gory, Moscow, 119991, RussiaRussian Federation2015050420160214454Copyright © Международный издательский дом научной периодики "Спейс, 20162016Международный издательский дом научной периодики "СпейсМеждународный издательский дом научной периодики "Спейсhttps://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.isjaee.com/jour/article/view/199

Работа посвящена изложению и анализу методических подходов к поиску новых нетрадиционных источников непищевого возобновляемого сырья для биотоплива третьего поколения на основе биомассы микроводорослей. Рассмотрена проблема и методы липидной индукции (увеличения содержания липидов) в микроводорослях (МКВ). Представлены результаты современных исследований в области получения перспективных штаммов МКВ – продуцентов липидов. В частности, обсуждается задача поиска стрессоров при двухстадийном культивировании, когда на первой стадии выращивание микроводорослей ведется в наиболее оптимальных условиях для получения максимального количества биомассы, а на второй стадии в результате создания условий физиологического стресса происходит биосинтез и аккумуляция в полученной биомассе липидов. Показаны и анализируются результаты собственных экспериментальных работ по выделению из природных источников новых кандидатных штаммов МКВ и подбору стрессоров для липидной индукции. Рассмотрена также целесообразность применения метода скрининга липидосодержащих микроводорослей окрашиванием флуоресцентным красителем Нильским красным, который был апробирован на широком спектре выделенных культур микроводорослей из разных таксонов. В качестве стрессоров для липидной индукции использовались голодание по азоту и фосфору, повышенная и пониженная освещенность, температурный режим. Показано значимое увеличение содержание липидов в клетках МКВ под действием стрессоров. Подтверждается перспективность использования технологичной быстрорастущей микроводоросли Arhtrospira platensis в качестве модельного объекта для поиска стрессоров и – в целом – режима культивирования липидосодержащих микроводорослей. Выделенные культуры из природных источников подробно описаны и включены в коллекцию микроводорослей энергетического назначения НИЛ ВИЭ географического факультета МГУ.

The work is devoted to the presentation and analysis of methodological approaches to finding new and innovative sources of renewable non-food raw materials for biofuels of third generation based on biomass of microalgae. The problem and methods of inducing lipid (lipid increase) in microalgae (MAL) were reviewed. The results of current researches in the field of obtaining promising strains MAL (producers of lipids) were demonstrated. In particular, we have discussed the task of finding a stressors for the two-stage culturing of microalgae, when the first stage of the cultivation of microalgae is conducted in the most optimal conditions for the maximum amount of biomass, and in a second step the biosynthesis and accumulation of lipid in the resulting biomass occurs as a result of creating the conditions of physiological stress. The results of the own experimental work on the isolation from natural sources of new candidate strains and on the selection of stressors for lipid induction have been showing and analyzed. We also considered the feasibility of the method of screening lipid microalgae by means fluorescent dye Nile red, which has been tested on a wide range of isolated cultures of microalgae from different taxa. As stressors for inducing lipid the nitrogen and phosphorus starvation, high and low irradiation, temperature regimes have been used. Significant increases of lipid content in the cells under the influence of stressors microalgae have been shown. The prospect of using the technological fast growing mi-croalga Arthrospira platensis as a model to find the stressors has been confirmed. Dedicated crops from natural sources are described in detail and included in the collection of microalgae for energy purposes Laboratory of RES geographical faculty of Lomonosov Moscow State University.

микроводорослибиотопливобиодизельлипидытриацилглицеридыфлуоресцентный краситель Нильский красныйоткрытые и закрытые фотобиореакторыmicroalgaebiofuelbiodiesellipidstriacylglyceridesfluorescent dye Nile redopen and closed photobioreactorsReferencesЧернова Н.И., Киселева С.В., Коробкова Т.П., Зайцев С.И. Микроводоросли в качестве сырья для получения биотоплива // Альтернативная энергетика и экология – ISJAEE. 2008. № 9. С. 68-74.Černova N.I., Kiseleva S.V., Korobkova T.P., Zajcev S. I., S.I. Mikrovodorosli v kačestve syr'â dlâ polučeniâ biotopliva // Аl'ternativnaâ ènergetika i èkologiâ – ISJAEE. 2008. № 9. S. 68-74.Третьяков В.Ф. Конверсия биоэтанола в автомобильный бензин и реактивное топливо. Доклад на Международном конгрессе «Биомасса: топливо и энергия – 2013» (16-17 апреля 2013 г.).Tret'âkov V.F. Konversiâ bioètanola v avtomobil'nyj benzin i reaktivnoe toplivo. Doklad na Meždunarodnom kongresse «Biomassa: toplivo i ènergiâ – 2013» (16-17 aprelâ 2013 g.).Соловченко А., Чивкунова О., Семенова Л. и др. Влияние стрессов на содержание пигментов и жирных кислот липидов в клетках микроводоросли Desmodesmus sp из беломорского гидроида // Физиология растений. 2013. Т. 60, № 3. С. 1-10.Solovčenko А., Čivkunova O., Semenova L. i dr. Vliânie stressov na soderžanie pigmentov i žirnyh kislot lipidov v kletkah mikrovodorosli Desmodesmus sp iz belomorskogo gidroida // Fiziologiâ rastenij. 2013. T. 60, № 3. S. 1-10.Solovchenko A., Lukyanov A., Solovchenko O. et al. Interactive effects of salinity, high light and nitrogen starvation on fatty acid and carotenoid profiles in Nannochloropsis oceanica CALA 804 // European Journal of Lipid Science and Technology. 2014. Vol. 116, no. 5. P. 635-644.Solovchenko A., Lukyanov A., Solovchenko O. et al. Interactive effects of salinity, high light and nitrogen star-vation on fatty acid and carotenoid profiles in Nannochloropsis oceanica CALA 804 // European Journal of Lipid Science and Technology. 2014. Vol. 116, no. 5. P. 635-644.Widjaja A., Chien C.-C., Ju Y.-H. Study of increasing lipid production from fresh water microalgae Chlorella vulgaris // J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 2009. Vol. 40. P. 13-20.Widjaja A., Chien C.-C., Ju Y.-H. Study of increasing lipid production from fresh water microalgae Chlorella vulgaris // J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 2009. Vol. 40. P. 13-20.Singh S.P., Singh P. Effect of temperature and light on the growth of algae species: A review // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2015. Vol. 50. P. 431-444.Singh S.P., Singh P. Effect of temperature and light on the growth of algae species: A review // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2015. Vol. 50. P. 431-444.Sharma Kalpesh K., Holger Schuhmann and Peer M. Schenk. High Lipid Induction in Microalgae for Biodiesel Production // Energies. 2012. Vol. 5. P. 1532-1553; doi:10.3390/en5051532.Sharma Kalpesh K., Holger Schuhmann and Peer M. Schenk. High Lipid Induction in Microalgae for Biodiesel Production // Energies. 2012. Vol. 5. P. 1532-1553; doi:10.3390/en5051532.Brennan L., Owende P. Biofuels from microalgae – A review of technologies for production, processing, and xtractions of biofuels and co-products // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2010. Vol. 14. P. 557-5778 . Brennan L., Owende P. Biofuels from microalgae A review of technologies for production, processing, and extractions of biofuels and co-products // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2010. Vol. 14. P. 557- 577.Rodolfi L., Chini Zittelli G., Bassi N., Padovani G., Biondi N.,Bonini G., Tredici M.R. Microalgae for oil: S train selection, induction of lipid synthesis and out door mass cultivation in a low-cost photobioreactor // Biotechnol. Bioeng. 2009. Vol. 102. P. 100-112.Biondi N.,Bonini G., Tredici M.R. Microalgae for oil: Strain selection, induction of lipid synthesis and outdoor mass cultivation in a low-cost photobioreactor // Biotechnol. Bioeng. 2009. Vol. 102. P. 100-112.Чернова Н.И., Киселева С.В., Зайцев С.И. Проблемы получения биотоплива третьего поколения: воздействие стрессоров на накопление нейтральных липидов в сине-зеленых водорослях (цианобактериях) // Альтернативная энергетика и экология – ISJAEE. 2014. № 12. С. 70-83.Černova N.I., Kiseleva S.V., Zajce blemy polučeniâ biotopliva tret'ego pokoleniâ: vozdejstvie stressorov na nakoplenie nejtral'nyh lipidov v sine-zelenyh vodoroslâh (cianobakteriâh) // Аl'ternativnaâ ènergetika i èkologiâ – ISJAEE. 2014. № 12. S. 70-83.Чернова Н.И., Коробкова Т.П., Радомский Н.В., Киселева С.В., Зайцев С.И., Гайнанова О.Ю. Использование способа двухстадийного культивирования в поиске перспективных штаммов микроводорослей для производства биотоплива. Труды 8-й Межд. научно-техн. конф. «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве». Часть 4. ВИЭ. Местные энергоресурсы. Экология. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2012. С. 196-203.Černova N.I eleva S.V., Zajcev S.I., Gajnanova O.Û. Ispol'- zovanie sposoba dvuhstadijnogo kul'tivirovaniâ v poiske perspektivnyh štammov mikrovodoroslej dlâ proizvodstva biotopliva. Trudy 8-j Mežd. naučno-tehn. konf. «Ènergoobespečenie i ènergosbereženie v sel'skom hozâjstve». Čast' 4. VIÈ. Mestnye ènergoresursy. Èkologiâ. M.: GNU VIÈSH, 2012. S. 196-203.Raslavicius L., Semenov V.G., Chernova N.I., Keršys A., Kopeyka A.K. The Promise and Challenges of Algae for Transportation Biofuels / Transport Means. Proceedings of 17th International Conference. October 24-25, «Technologija» Kaunas, Lithuania, 2013. P. 83-87.Raslavicius L., Semenov V.G., Chern ršys A., Kopeyka A.K. The Promise and Challenges of Algae for Transportation Biofuels / Transport Means. Proceedings of 17th International Conference. October 24-25, «Technologija» Kaunas, Lithuania, 2013. P. 83- 87.Каталог культур микроводорослей в коллекциях СССР. М.: ИФР РАН, 1991. С. 48, 54, 55.13 . Katalog kul'tur mikrovodoroslej v kollekciâh SSSR. M.: IFR RАN, 1991. S. 48, 54, 55.Коробкова Т.П. Метод определения нейтраль х липидов при первичном скрининге липидообразующих микроводорослей // Возобновляемые энергоресурсы атмосферы, гидросферы, биосферы: лабораторный практикум / Под ред. А.А. Соловьева. М.: «Университетская книга», 2013. С. 147-155.Korobkova T.P. Metod opredelen idov pri pervičnom skrininge lipidoobrazuû-ŝih mikrovodoroslej // Vozobnovlâemye ènergoresursy atmosfery, gidrosfery, biosfery: laboratornyj praktikum / Pod red. А.А. Solov'eva. M.: «Universitetskaâ kniga», 2013. S. 147-155.Fábregas J., Domínguez A., Regueiro M. et al. Optimization of culture medium for the continuous cultivation of the microalga Haematococcus pluvialis Appl. Microbiol. Biotech. 2000. Vol. 53. P. 530-535.Fábregas J., Dom timization of culture medium for the continuous cultivation of the microalga Haematococcus pluvialis // Appl. Microbiol. Biotech. 2000. Vol. 53. P. 530-535

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