Post on 09-Aug-2015
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
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:
gradinabotanica@moldnet.md).
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
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
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
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.
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.
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].
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.
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).
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
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
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.
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.
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).
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
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
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)
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.
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).
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.
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
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.
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.
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:
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.
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”.
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”.
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”.
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