Modeling the process of protein synthesis in the duckweed Lemna minor | Моделирование процесса синтеза белка в ряске Lemna minor

English. The use of duckweed is considered to be a cheap and effective way to treat wastewater from farm bioreactors. The purpose of the research is to study the influence of cultivation conditions of Lemna minor on protein synthesis taking into account the variation of nutrient concentration in wastewater are studied. The cultivation system combining an anaerobic bioreactor as well as the system of growing duckweed is used. Specific growth rate of duckweed, which was 2.68; 3.85 and 4.61 g/(m2/day) of the substrate concentration of 20, 40 and 60% respectively, is determined. The maximum growth density has been obtained (g/m2): 67.4 for 20% of the substrate on the 30th day; 63.0 for 40% of the substrate and 66.0 for 60% of the substrate on the 27th day of cultivation. The dynamics of total Kjeldahl nitrogen content in duckweed has been studied. The greatest content of total nitrogen in duckweed grown on nutrient medium with 20% substrate concentration is observed on the 15th day with a maximum accumulation rate of 0.16 g/m2/day. On the 21st day of cultivation in a substrate with 40% concentration maximum total nitrogen is recorded at a storage rate of 0.20 g/m2/day; with 60% wastewater content - at a rate of 0.24 g/m2/day. The dynamics of protein synthesis in the duckweed has been studied. The tome of achieving the maximum percentage of protein in the duckweed depending on the concentration of substrate has been identified: the 16th day of cultivation for 20% substrate (27.62%), and 19-th day for 40% substrate (28.13%) and for 60% substrate ( 29.14%). Based on the results of the studies, a mathematical model has been made up, which can be considered as adequate used to predict the protein content of the duckweed Lemna minor depending on the nutrient concentration in the substrate and the duration of cultivation.

Russian. Применение ряски рассматривается как дешевый и эффективный способ очистки сточных вод, полученных из биореакторов с.-х. ферм. Цель исследования - изучить влияние условий культивирования ряски Lemna minor на синтез белка с учетом варьирования концентрации питательных веществ в сточных водах. Для исследований применялась система культивирования, объединяющая анаэробный биореактор и собственно систему выращивания ряски. Определена удельная скорость роста ряски, которая составила 2,68; 3,85 и 4,61 г/(м2∙сут) соответственно концентрации субстрата 20, 40 и 60%. Максимальная плотность роста была достигнута (в г/м2): 67,4 - для 20% субстрата на 30-е сут; 63,0 - для 40% субстрата и 66,0 – для 60% субстрата на 27-е су культивирования. Изучена динамика содержания общего азота по Кьельдалю в ряске. Наибольшее содержание общего азота в ряске, выращенной на питательной среде с 20% концентрацией субстрата, наблюдалось на 15-е сут с максимальной скоростью накопления 0,16 г/м2/сут. На 21-е сут культивирования в субстрате с 40%-ой концентрацией был зафиксирован максимум общего азота при скорости накопления 0,20 г/м2/сут; с 60%-ным содержанием сточных вод – при скорости 0,24 г/м2/сут. Изучена динамика синтеза белка в ряске. Установлены сроки достижения максимального процента содержания белка в ряске в зависимости от концентрации субстрата: 16-е сут культивирования для 20%-ного субстрата (27,62%) и 19-е сут для 40%-ного (28,13%) и 60%-ного (29,14%) субстратов –. По итогам исследований составлена математическая модель, которая может считаться адекватной и использоваться для прогнозирования содержания белка в ряске Lemna minor в зависимости от концентрации питательных веществ в субстрате и продолжительности культивирования.