Известия Саратовского университета. Новая серия.

Серия Химия. Биология. Экология

ISSN 1816-9775 (Print)
ISSN 2541-8971 (Online)

Для цитирования:

Базарнов Е. В., Богомолов А. Ю. Проточная фотометрическая ячейка для онлайн-определения содержания биомассы микроводоросли Nannochloropsis sp. в культуральной среде // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2025. Т. 25, вып. 3. С. 254-263. DOI: 10.18500/1816-9775-2025-25-3-254-263, EDN: FAMVVG

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
скачать
(загрузок: 43)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Химия
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
543.07
DOI: 
10.18500/1816-9775-2025-25-3-254-263
EDN: 
FAMVVG

Проточная фотометрическая ячейка для онлайн-определения содержания биомассы микроводоросли Nannochloropsis sp. в культуральной среде

Авторы: 
Базарнов Евгений Вячеславович, Самарский государственный технический университет
Богомолов Андрей Юрьевич, Самарский государственный технический университет
Аннотация: 

Одним из перспективных направлений развития углеродно-нейтральной энергетики является развитие технологий получения биотоплив из микроводорослей. Для эффективного управления биотехнологическими процессами в области культивации таких микроводорослей требуются экспрессные и эффективные методыконтроля протекания процесса. В ходе исследования спроектирована и изготовлена проточная фотометрическая ячейка для онлайн определения содержания биомассы микроводоросли Nannochloropsis sp. в культуральной среде. Была произведена культивация биомассы микроводоросли в специально изготовленном фотобиореакторе. При помощи изготовленной ячейки произведена серия фотометрических измерений растворов выращенной биомассы в культуральной среде. По результатам измерений получена линейная зависимость поглощения от содержания биомассы. Показана возможность онлайн-определения содержания биомассы микроводоросли Nannochloropsis sp. в среде процесса культивации при помощи разработанной проточной фотометрическая ячейки на основе лазера с рабочей длиной волны 650 нм.

Ключевые слова: 
содержание биомассы
онлайн-мониторинг
проточная фотометрическая ячейка
культивация Nannochloropsis sp.
Arduino
Список источников: 
  1. Кулапин А. И. Энергетический переход: Россия в глобальной повестке // Энергетическая политика. 2021. № 7 (161). С. 10–15. https://doi.org/10.46920/2409-5516_7161_10
  2. Смоляков А. Ф., Бандель А. Л. Биомасса: топливо и энергия // Научно-техническая конференция института технологических машин и транспорта леса по итогам научно-исследовательских работ 2018 года (30 января – 6 февраля 2019 г., Санкт-Петербург) : сб. ст. СПб. : Институт технологических машин и транспорта леса, 2019. С. 142–146.
  3. Muhammad U., Shamsuddin I., Danjuma A., RuS M., Dembo U. Biofuels as the starring substitute to fossil fuels // Petrol. Sci. and Eng., 2018. Vol. 2, № 1. P. 44–49. https://doi.org/10.11648/j.pse.20180201.17
  4. Aresta M., Dibenedetto A., Dumeignil F. Biorefineries: An Introduction. Berlin : De Gruyter, 2015. 348 р. https://doi.org/10.1515/9783110331585
  5. Mishra N., Mishra P., Gupta E., Singh P. Synergistic effects of nitrogen deprivation and high irradiance to enhance biomass and lipid production in Nannochloropsis // J. of Microbiol., Biotech. and Food Sci. 2023. Vol. 12, № 6. Art. 3632. https://doi.org/10.55251/jmbfs.3632
  6. Чернова Н. И., Киселева С. В., Калинина О. Ю. Биодизель из микроводорослей: методы индукции липидов и скрининга перспективныхштаммов // Альтернативная энергетика и экология. 2015. № 21 (185). С. 44–54. https://doi.org/10.15518/isjaee.2015.21.006
  7. ГОСТ 31960-2012. Приложение Д.В.1. Вода. Методы определения токсичности по замедлению роста морских одноклеточных водорослей Phaeodactylum tricornutum Bohlin и Sceletonema costatum (Greville) Cleve. М. : Стандартинформ, 2014. 44 с.
  8. Lladó Maldonado S., Panjan P., Sun S., Rasch D., Sesay A. M., Mayr T., Krull R. A fully online sensor-equipped, disposable multiphase microbioreactor as a screening platform for biotechnological applications // Biotechnology and Bioengineering. 2019. Vol. 116, № 1. P. 65–75. https://doi.org/10.1002/bit.26831
  9. Bogomolov A., Grasser T., Hessling M. In line monitoring of Saccharomyces cerevisiae fermentation with a fluorescence probe: New approaches to data collection and analysis // Journal of Chemometrics. 2011. Vol. 25, № 7. P. 389–399. https://doi.org/10.1002/cem.1365
  10. Jorissen T., Oraby A., Recke G., Zibek S. A systematic analysis of economic evaluation studies of second generation biorefineries providing chemicals by applying biotechnological processes // Biofuels, Bioproducts and Biorefining. 2020. Vol. 14, № 5. P. 1028–1045. https://doi.org/10.1002/bbb.2102
  11. Трофимчук О. А., Малахов А. С. Автоматизированный фотобиореактор для культивирования микроводорослей Chlorella vulgaris // Современные техника и технологии : сборник трудов XXI международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (г. Томск, 5–9 октября 2015 г.). Томск : Изд-во ТПУ, 2015. Т. 2. С. 85–87.
  12. Nguyen B., Rittmann B. Low-cost optical sensor to automatically monitor and control biomass concentration in micro-algal cultivation // Algal Res. 2018. Vol. 32. P. 101–106. https://doi.org/10.1016/j.algal.2018.03.013
  13. Cáceres I., Alsina J., Zanden J., Ribberink D., Sánchez-Arcilla A. The effect of air bubbles on optical backscatter sensor measurements under plunging breaking waves // Coast. Eng. 2020. Vol. 159. Art. 103721. https://doi.org/10.1016/j.coastaleng.2020.103721
  14. Выучейская Д. С., Еремин Г. Б., Фридман К. Б. Возможности применения нефелометрии в качестве экспресс-метода вирусного загрязнения питьевой воды. Опыт зарубежных стран // Здоровье – основа человеческого потенциала: проблемы и пути их решения. 2018. Т. 13, № 2. С. 785–795.
  15. Жирнов А. А., Мецлер Э. А., Титов С. С., Павленко А. А., Кудряшова О. Б. Границы применимости высокоселективного турбидиметрического метода // Ползуновский вестник. 2016. № 4, ч. 1. С. 55–58.
  16. Bogomolov A. Multivariate process trajectories: Capture, resolution and analysis // Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems. 2011. Vol. 108, № 1. P. 49–63.
  17. Shah M. M. R., Alam M. J., Islam M. L., Khan M. S. A. Growth performance of three microalgae species in filtered brackish water with different inorganic media // Bangladesh Journal of Fisheries Research. 2003. Vol. 7, № 1. P. 69–76.
  18. Samsung : official site. URL: https://download.led.samsung.com/led/file/resource/2022/05/Data_Sheet_LM... (дата обращения: 12.12.2024).
  19. ЧИП и ДИП : оф. сайт. URL: https://static.chipdip.ru/lib/303/DOC011303067.pdf/ (дата обращения: 12.12.2024).
  20. Itterheimová P., Foret F., Kubáň P. High-resolution Arduino-based data acquisition devices for microscale separation systems // Anal. Chim. Act. 2021. Vol. 1153. Art. 338294. https://doi.org/10.1016/j.aca.2021.338294
  21. Baroni É. G., Yap K. Y., Webley P. A., Scales P. J., Martin G. J. The effect of nitrogen depletion on the cell size, shape, density and gravitational settling of Nannochloropsis salina, Chlorella sp. (marine) and Haematococcus pluvialis // Algal Research. 2019. Vol. 39. Art. 101454. https://doi.org/10.1016/j.algal.2019.101454
  22. Sá M., Bertinetto C. G., Ferrer-Ledo N., Jansen J. J., Wijffels R., Crespo J. G., Barbosa M., Galinha C. F. Fluorescence spectroscopy and chemometrics for simultaneous monitoring of cell concentration, chlorophyll and fatty acids in Nannochloropsis oceanica // Scientific Reports. 2020. Vol. 10, № 1. Art. 7688.
  23. Shipman L. L., Cotton T. M., Norris J. R., Katz J. J. An analysis of the visible absorption spectrum of chlorophyll a monomer, dimer, and oligomers in solution // Journal of the American Chemical Society. 1976. Vol. 98, № 25. P. 8222–8230. https://doi.org/10.1021/ja00441a056
Поступила в редакцию: 
27.01.2025
Принята к публикации: 
04.04.2025
Опубликована: 
30.09.2025
Краткое содержание:
скачать
(загрузок: 30)