Модель конструкции  микроводорослевой фотометрической ячейки

от

А.С. Гулин, Р.П. Тренкеншу

 ФИЦ «Институт биологии южных морей имени А.О. Ковалевского РАН» РФ, г. Севастополь, ул. Нахимова, 2

E-mail: gulins_gent@mail.ru

DOI: 10.33075/2220-5861-2021-1-79-86

УДК [579:582.26/.27]:581.143:535.34/.35

Реферат:

   В настоящей работе приведена оценка эффективности применения светодиодов красного света, широко применяющихся в фитооблучателях. Рассматривается применение излучающего монохромного светодиода с расширенным диапазоном излучения, в фотометрической ячейке применяющейся для определения концентрации пигментов в культуре микроводорослей.

   Как известно, наиболее востребованным и точным методом для оценки концентрации пигментов является спектрофотометрический, он имеет существенные преимущества над https://chem21.info/info/1415553химическими в отношении избирательности, быстроты, точности, чувствительности, расхода вещества, а также возможности непрерывного анализа в потоке для контроля или управления процессом.

   В работе проведено исследование спектров излучения красных светодиодов, сравнение их со спектрами поглощения культур микроводорослей, а также выбор максимально доступного излучающего элемента для фотометрической ячейки.  Приводится анализ спектров поглощения культуры и экстрактов Dunaliella salina с использованием метода разделения длинноволновой области спектра (от 600 до 700 нм) на отдельные кривые Гаусса.

   На основании полученных результатов произведен выбор светодиода, который обладает расширенным диапазоном излучения и позволяет обеспечить высокую чувствительность прибора, а невысокая цена обеспечивает доступность изготовления фотометрической ячейки. Сравнение спектра излучения светодиода с спектром поглощения культуры микроводоросли позволило сделать вывод, что спектр излучения светодиодного излучателя хорошо согласуется с максимумом спектра поглощения пигмента хлорофилла b в области 620–700 нм, а значит, такой излучатель способен обеспечить большую энергоэффективность. Так же построен спектр пропущенного света, поступающего на фотоприемник.

   По итогам настоящей работы был сделан вывод, что предложенный светодиод при использовании в фотометрической ячейке сможет эффективно работать с пигментами и в красной области спектра. Полученные спектры прибора позволяют нам определить характеристики культуры, такие как биомасса, соотношение хлорофилла а и хлорофилла б. Спектр пропущенного света позволяет определить среднее значение энергии, пришедшее на фотоэлемент, что в свою очередь позволяет определить количество пигментов.

Ключевые слова: светодиод, спектр излучения, хлорофилл а, хлорофилл б, спектры поглощения, гауссианы, система автоматического контроля роста микроводорослей.

Для цитирования: Гулин А.С., Тренкеншу Р.П. Модель конструкции  микроводорослевой фотометрической ячейки // Системы контроля окружающей среды. 2021. Вып. 1 (43). C. 79–86.

Полный текст в формате PDF

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Lee S., Yoon B., Oh H. Rapid method for the determination of lipid from the green alga botryococcus braunii // Biotechnol. Tech., 1998. Vol. 12. P. 553–556.
  2. Справочная книга по светотехнике / под ред. Ю.Б. Айзенберга. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Знак, 2006. 972 с.
  3. Блейки Р. Светодиодное освещение – будущее растениеводства // Полупроводниковая светотехника. 2018. № 2. С. 54–58.
  4. Жондарева Я.Д., Тренкеншу Р.П. Рост Tetraselmis viridis (Rouchijajnen) R.E Norris, Hori & Chihara 1980 в тепличном бассейне при естественном освещении и аэрации воздухом // Вопросы современной альгологии. 2019. № 3 (21). С. 76–87
  5. Küpper H., Seibert S., Parameswaran A. Fast, sensitive, and inexpensive alternative to analytical pigment HPLC: quantification of chlorophylls and carotenoids in crude extracts by fitting with Gauss peak spectra // Analytical chemistry. 2007. Vol. 79. № 20. P. 7611–7627.
  6. Чернышев Д.Н., Боровков А.Б. Разделение спектра поглощения ацетонового экстракта Dunaliella salina // Актуальные вопросы биологической физики и химии. 2016. № 1-1. P. 51–56.
  7. Küpper H., Spiller M., Küpper F.C. Photometric method for the quantification of chlorophylls and their derivatives in complex mixtures: fitting with Gauss-Peak spectra // Analytical Biochemistry. 2000. Vol. 286, № 2. P. 247–256.
  8. Bidigare R.R. et al. In-vivo absorption properties of algal pigments // Ocean Optics X. International Society for Optics and Photonics, 1990. Vol. 1302. P. 290–303.
  9. Справочник по электронным компонентам. Чип и Дип DataSheet. https://static.chipdip.ru/lib/346/DOC004346178.pdf (дата обращения: 01.09.2020).

Loading