Directed cultivation of Chlorella sorokiniana to increase carotenoid synthesis | Направленное культивирование Chlorella sorokiniana с целью увеличения синтеза каротиноидов

English. Chlorella sorokiniana is a promising microalga species for cultivation in the laboratories and on an industrial scale. Its biomass is a source of many valuable components, including plastid pigments, having a high antioxidant activity. The metabolism of the alga depends on the cultivation conditions. With the dosed ultraviolet radiation (UVR), a compensatory increase in the carotenoids synthesis is possible, which prevents an oxidative stress. The cultivation of C. sorokiniana (strain 211-8k) was carried out in various conditions of illumination: the control version - illumination with a fluorescent lamp; variant 1 - dosed periodic UBR every day for 15 min (spectral region of the light flux 280-315 nm (UV-B), intensity 1300 Lux) and further illumination with a fluorescent light; variant 2 - UBR for 30 min (spectral region of the light flux 280-315 nm (UV-B), intensity 1300 Lux) in the stabilization phase. Periodic UVR affects the growth of C. sorokiniana population negatively, which is manifested only on the 9-th day, the biomass - yield is significantly reduced. A single UVR for 30 min leads to a slight decrease in the yield of air-dry biomass, which can be compensated for with further growth of the population. Periodic ultraviolet exposure leads to an increase in the synthesis of carotenoids, the yield in terms of dry biomass exceeds the control sample by an average of 30%. A single UVR for 30 min in the stabilization phase leads to a decrease in the content of both chlorophyll and carotenoids in the biomass. Microscopic examination of microalgae populations showed that UVR leads to the appearance of cells with signs of apoptosis: large cells with large vacuoles, a condensed nucleus, and bleached chloroplast. A further research area is the selection of conditions allowing increasing the yield of carotenoids with minimal losses of microalgae biomass.

Russian. Chlorella sorokiniana – перспективный вид микроводоросли для культивирования в лабораторных и промышленных масштабах. Ее биомасса является источником многих ценных компонентов, включая пластидные пигменты, которые обладают высокой антиоксидантной активностью. Метаболизм водоросли зависит от условий культивирования. При дозированном ультрафиолетовом облучении (УФО) возможно компенсаторное увеличение синтеза каротиноидов, которые предотвращают окислительный стресс. Проведено культивирование C. sorokiniana (штамм 211-8k) в различных условиях освещенности: контрольный вариант – освещенность лампой дневного света; вариант 1 – дозированное периодическое УФО каждые сутки в течение 15 мин (спектральная область светового потока 280-315 нм (УФ-В), интенсивность 1300 Лк) и дальнейшее освещение лампой дневного света; вариант 2 – УФО в течение 30 мин (спектральная область светового потока 280-315 нм (УФ-В), интенсивность 1300 Лк) в фазу стабилизации. Периодическое УФО негативно влияет на рост популяции С. sorokiniana, что проявляется только на 9-е сут, выход биомассы существенно снижается. Однократное УФО в течение 30 мин приводит к незначительному снижению выхода воздушно-сухой биомассы, что при дальнейшем росте популяции может быть скомпенсировано. Периодическое УФО приводит к увеличению синтеза каротиноидов, выход в пересчете на сухую биомассу превышает контрольный образец в среднем на 30%. Однократное УФО в течение 30 мин в фазу стабилизации приводит к снижению содержания в биомассе как хлорофилла, так и каротиноидов. Микроскопическое исследование популяций микроводоросли показало, что воздействие УФО приводит к появлению клеток с признаками апоптоза: крупные клетки с большими вакуолями, конденсированным ядром, обесцвеченным хлоропластом. Дальнейшим направлением исследования является подбор условий, позволяющих увеличить выход каротиноидов при минимальных потерях биомассы микроводорослей.