Лаборатория альгоэкоинжиниринга

РУКОВОДИТЕЛЬ:

МАЛЬЦЕВ
Евгений Иванович

ведущий научный сотрудник,
доктор биологических наук

Телефон: +7 (499) 678-54-00, внутр. 366
E-mail: maltsev@ifr.moscow
Профиль на E-library
Профиль на Researchgate

СОТРУДНИКИ:

ИССЛЕДОВАНИЯ:

Основные направления работы:

• скрининг разнообразия микроводорослей и цианобактерий для оценки перспективности их использования в качестве биотехнологического сырья путем определения основных биохимических параметров биомассы микроводорослей и цианобактерий, а также разработки технологических приемов культивирования включая условия освещения, состав питательных сред, температуру и продолжительность культивирования, объем фотобиореактора, плотность культуры;
• получение опытных образцов штаммов микроводорослей и цианобактерий с наилучшими характеристиками биомассы по содержанию липидов, составу жирных кислот и соединений с антиоксидантными характеристиками, а также продукционными показателями;
• формулирование рекомендаций по дозировке биомассы in vivo, касающихся активных соединений в микроводорослях и цианобактериях, инструкций по возможным комбинациям и пропорциям биомассы различных штаммов микроводорослей и цианобактерий для получения сбалансированного по количеству липидов, составу жирных кислот и антиоксидантов сырья, востребованного в фармацевтике, косметологии, нутрицевтике, кормопроизводстве и энергетике.

Объекты исследований:

Микроводоросли и цианобактерии.

Методы исследований:

• создание коллекций и культивирование монокультур микроводорослей и цианобактерий, стрессирование условий культивирования микроводорослей и полупромышленное культивирование водорослей;
• определение состава жирных кислот в биомассе микроводорослей и цианобактерий, определение состава пигментов, витаминов и продуктов перекисного окисления липидов;
• использование сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии для исследования структуры клеток водорослей;
• описание новых таксономических единиц (родов, видов) микроводорослей и цианобактерий;
• изучение разнообразия и экологии водорослей и цианобактерий различных природных и техногенных экосистем.

Ключевые достижения:

Научная работа коллектива посвящена изучению новых для науки таксонов микроводорослей и цианобактерий, выделению и биохимической характеристике штаммов-продуцентов для биотехнологического использования. Под руководством Мальцева Е.И. разработан единый подход для поиска штаммов микроводорослей и цианобактерий с биотехнологическим потенциалом, включающий описание новых для науки видов с выделением моноклональных штаммов, их морфологическое, молекулярно-генетическое изучение и биохимический скрининг. В результате проведения данных работ среди уникальных штаммов из созданной коллекции культур микроводорослей и цианобактерий биотехнологического назначения рекомендовано использовать:

1. для производства биотоплива — восемь штаммов диатомовых из рода Pinnularia (DOI: 10.3390/cells11152446), четыре штамма зеленых водорослей из родов Bracteacoccus (DOI: 10.1134/S1021443720010124), Coelastrella (DOI: 10.1038/s41598-021-99376-9), Nephrochlamys (DOI: 10.1111/jpy.13116) и Parietochloris (DOI: 10.1016/j.algal.2018.06.008) и один штамм цианобактерий из рода Aliinostoc (DOI: 10.1111/jpy.13283);
2. для повышения продуктивности в животноводстве и аквакультуре при создании кормов и подкормок — биомассу десяти штаммов зеленых водорослей из родов Bracteacoccus (DOI: 10.1007/s10811-018-1471-9; 10.3390/ijms262110740), Coccomyxa (DOI: 10.1111/jpy.12903; 10.3389/fmicb.2025.1517865), Coelastrella (DOI: 10.1134/S0026261722601385), Pseudomuriella (DOI: 10.1134/S1021443719040083) и Chlorococcum (DOI: 10.3390/plants13172413), трех штаммов эустигматофитовых водорослей из рода Vischeria (DOI: 10.3390/antiox12030654; 10.1134/S0026261725600971);
3. для производства пигментов, которые могут применяться как функциональные ингредиенты или компоненты пищевых добавок, — биомассу штамма золотистой микроводоросли Mallomonas в качестве продуцента фукоксантина (DOI: 10.1016/j.algal.2017.03.016) и штамма красной микроводоросли Porphyridium для получения B-фикоэритрина (DOI: 10.3390/microorganisms10112124; 10.1134/S1021443720060059).

ПУБЛИКАЦИИ:

Наиболее значимые публикации за последние 5 лет:

1. Maltsev Y., Kezlya E., Maltseva S., Krivova Z., Ðinh C.N., Kulikovskiy M. Phylogeny and fatty acid profiles of new Coccomyxa (Chlorophyta) species from soils of Vietnam // Frontiers in Microbiology. — 2025. — 16. — P. 1517865. https://doi.org/10.3389/fmicb.2025.1517865
2. Krivova Z.V., Maltseva S.Y., Minnullin, D.D., Kulikovskiy M., Maltsev Y. Effect of nitrogen and phosphorus stress on growth and fatty acid composition in microalga Vischeria calaminaris (Eustigmatophyceae) // Microbiology. — 2025. — 94(5). — P. 756–769. https://doi.org/10.1134/S0026261725600971
3. Maltseva I., Yakoviichuk A., Maltseva S., Kulikovskiy M., Maltsev Y. Antioxidant status of cyanobacteria strains during long-term cultivation in nitrogen-free media // International Journal of Molecular Sciences. — 2025. — 26(22). — P. 10891. https://doi.org/10.3390/ijms262210891
4. Yakoviichuk A., Maltseva I., Kochubey A., Maltsev Y., Lysova E., Sheludko E. Antioxidant status and CO₂ biofixation of Chlorella sp. strain under sequential photoautotrophic cultivation with aphotic induction of biotechnologically valuable compounds accumulation // Phycology. — 2025. — 5(4). — P. 75. https://doi.org/10.3390/phycology5040075
5. Maltseva I., Yakoviichuk A., Maltseva S., Cherkashina S., Kulikovskiy M., Maltsev Y. Biochemical and antioxidant characteristics of Chlorococcum oleofaciens (Chlorophyceae, Chlorophyta) under various cultivation conditions // Plants. — 2024. — 13(17). — P. 2413. https://doi.org/10.3390/plants13172413
6. Maltsev Y., Kulikovskiy M., Maltseva S. Nitrogen and phosphorus stress as a tool to induce lipid production in microalgae // Microbial Cell Factories. — 2023. — 22. — P. 239. https://doi.org/10.1186/s12934-023-02244-6
7. Yakoviichuk A., Krivova Z., Maltseva S., Kochubey A., Kulikovskiy M., Maltsev Y. Antioxidant status and biotechnological potential of new Vischeria vischeri (Eustigmatophyceae) soil strains in enrichment cultures // Antioxidants. — 2023. — 12(3). — P. 654. https://doi.org/10.3390/antiox12030654
8. Maltsev Y., Maltseva K., Kulikovskiy M., Maltseva S. Influence of light conditions on microalgae growth and content of lipids, carotenoids and fatty acid composition // Biology. — 2021. — 10(10). — P. 1060. https://doi.org/10.3390/biology10101060
9. Maltsev Y., Krivova Z., Maltseva S., Maltseva K., Gorshkova E., Kulikovskiy M. Lipid accumulation by Coelastrella multistriata (Scenedesmaceae, Sphaeropleales) during nitrogen and phosphorus starvation // Scientific Reports. — 2021. — 11. — P. 19818. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-021-99376-9
10. Maltsev Y., Maltseva K. Fatty acids of microalgae: diversity and applications // Reviews in Environmental Science and Bio/Technology. — 2021. — 20. — P. 515–547. https://doi.org/10.1007/s11157-021-09571-3

Наиболее значимые публикации за все время:

1. Maltseva I., Kochubey A., Yakoviichuk A., Maltseva S., Kulikovskiy M., Maltsev Y. A comparative study of the antioxidant status and biotechnological potential of Bracteacoccus minor (Chlorophyceae) strains // International Journal of Molecular Sciences. — 2025. — 26(21). — P. 10740. https://doi.org/10.3390/ijms262110740
2. Chebotaryova S.P., Baranchikov P.A., Zakharova O.V., Kozlova T.A., Maltsev Y.I., Kulikovskiy M.S., Grigoriev G.V., Gusev A.A. CuO nanoparticles reduce toxicity and enhance bioaccumulation of cadmium and lead in the cells of the microalgae Desmodesmus communis // International Journal of Molecular Sciences. — 2024. — 25(17). — P. 9167. https://doi.org/10.3390/ijms25179167
3. Maltsev Y., Maltseva S., Kulikovskiy M. Toxic effect of copper on soil microalgae: experimental data and critical review // International Journal of Environmental Science and Technology. — 2023. — 20. — P. 10903–10920. https://doi.org/10.1007/s13762-023-04766-3
4. Yakoviichuk A., Krivova Z., Maltseva S., Kochubey A., Kulikovskiy M., Maltsev Y. Antioxidant status and biotechnological potential of new Vischeria vischeri (Eustigmatophyceae) soil strains in enrichment cultures // Antioxidants. — 2023. — 12(3). — P. 654. https://doi.org/10.3390/antiox12030654
5. Borovkov A.B., Gudvilovich I.N., Maltseva I.A., Rylkova O.A., Maltsev Y.I. Growth and B-phycoerythrin production of red microalga Porphyridium purpureum (Porphyridiales, Rhodophyta) under different carbon supply // Microorganisms. — 2022. — 10(11). — P. 2124. https://doi.org/10.3390/microorganisms10112124
6. Glushchenko A., Kezlya E., Maltsev Y., Genkal S., Kociolek J.P., Kulikovskiy M. Description of the soil diatom Sellaphora terrestris sp. nov. (Bacillariophyceae, Sellaphoraceae) from Vietnam, with remarks on the phylogeny and taxonomy of Sellaphora and systematic position of Microcostatus // Plants. — 2022. — 11. — P. 2148. https://doi.org/10.3390/plants11162148
7. Kezlya E., Maltsev Y., Genkal S., Krivova Z., Kulikovskiy M. Phylogeny and fatty acid profiles of new Pinnularia (Bacillariophyta) species from soils of Vietnam // Cells. — 2022. — 11(15). — P. 2446. https://doi.org/10.3390/cells11152446
8. Maltseva S., Bachura Y., Erst T., Kulikovskiy M., Maltsev Y. Description of Desmonostoc caucasicum sp. nov. (Cyanobacteria) using an integrative taxonomic approach // Phycologia. — 2022. — 61(5). — P. 514–527. https://doi.org/10.1080/00318884.2022.2086428
9. Maltseva S., Kezlya E., Krivova Z., Gusev E., Kulikovskiy M., Maltsev Y. Phylogeny and fatty acid profiles of Aliinostoc vietnamicum sp. nov. (Cyanobacteria) from soils of Vietnam // Journal of Phycology. — 2022. — 58. — P. 789–803. https://doi.org/10.1111/jpy.13283
10. Maltseva S.Y., Kulikovskiy M.S., Maltsev Y.I. Functional state of Coelastrella multistriata (Sphaeropleales, Chlorophyta) in an enrichment culture // Microbiology. — 2022. — 91. — P. 523–532. https://doi.org/10.1134/S0026261722601385
11. Maltsev Y., Maltseva S., Maltseva I. Diversity of cyanobacteria and algae during primary succession in iron ore tailing dumps // Microbial Ecology. — 2022. — 83. — P. 408–423. https://doi.org/10.1007/s00248-021-01759-y
12. Maltsev Y., Maltseva I., Maltseva S., Kociolek J.P., Kulikovskiy M. A new species of freshwater algae Nephrochlamys yushanlensis sp. nov. (Selenastraceae, Sphaeropleales) and its lipid accumulation during nitrogen and phosphorus starvation // Journal of Phycology. — 2021. — 57. — P. 606–618. https://doi.org/10.1111/jpy.13116
13. Maltsev Y., Maltseva S., Kociolek J.P., Jahn R., Kulikovskiy M. Biogeography of the cosmopolitan terrestrial diatom Hantzschia amphioxys sensu lato based on molecular and morphological data // Scientific Reports. — 2021. — 11. — P. 4266. https://doi.org/10.1038/s41598-021-82092-9
14. Maltseva I.A., Maltsev Y.I. Diversity of cyanobacteria and algae in dependence to forest‑forming tree species and properties rocks of dump // International Journal of Environmental Science and Technology. — 2021. — 18. — P. 545–560. https://doi.org/10.1007/s13762-020-02868-w
15. Maltsev Y., Maltseva I., Maltseva S., Kociolek J.P., Kulikovskiy M. Fatty acid content and profile of the novel strain of Coccomyxa elongata (Trebouxiophyceae, Chlorophyta) cultivated at reduced nitrogen and phosphorus concentrations // Journal of Phycology. — 2019. — 55. — P. 1154–1165. https://doi.org/10.1111/jpy.12903

НАУЧНЫЕ ПРОЕКТЫ:

УСЛУГИ:

Перечень услуг:

1. подготовка и реализация подходов к практическому применению микроводорослей и цианобактерий в экосистемных проектах, агро- и аквахозяйстве, биотехнологическом производстве, создании новых кормов для сельскохозяйственных животных;
2. определение биотехнологической ценности штаммов микроводорослей и цианобактерий путем составления эколого-биохимического паспорта и технологической карты. Каждый паспорт включает информацию о таксономическом положении штамма, месте обитания, ДНК-баркодинговом участке, условиях поддержания штамма в культуре и микрофотографии. Также эколого-биохимический паспорт представляет ключевые физиологические и биохимические характеристики биомассы: количество липидов, состав жирных кислот и соотношение их основных групп (насыщенных, мононенасыщенных, полиненасыщенных, а также омега-3 и омега-6), содержание пигментов (хлорофилла a, хлорофилла b, хлорофилла c, суммарных каротиноидов), протеина, витаминов (ретинола, α-токоферола), активность ферментов (каталазы, сукцинатдегидрогеназы, супероксиддисмутазы, глутатионпероксидазы), содержание продуктов пероксидации липидов, реагирующих с 2-тиобарбитуровой кислотой (ТБК-активных продуктов) и коэффициент антиоксидантной активности. Технологическая карта содержит данные о типе культуры, питательной среде, интенсивности и режиме освещения, температуре культивирования и необходимом аппаратном обеспечении. Для всех технологических режимов рассчитываются кинетические закономерности процесса культивирования. Технологические режимы представляют основные продукционные характеристики штамма: концентрация и продуктивность биомассы, липидов, протеина, пигментов; концентрация витаминов, объемная активность ферментов, концентрация ТБК-активных продуктов.

Перечень оборудования:

Для успешного выполнения работ, связанных с изучение морфологии водорослей и цианобактерий, научный коллектив имеет в наличии:

1. Инвертированный микроскоп Olympus CKX53 — для работы с жидкими культурами моноклональных штаммов микроводорослей и цианобактерий в чашках Петри 40 мм и 60 мм.

Для успешного выполнения работ, связанных с изучением биохимических особенностей микроводорослей и цианобактерий, научный коллектив имеет в наличии:

1. десять орбитальных шейкеров ELMI Sky Line Shaker S-3L с оптимальной амплитудой вращения платформы для интенсивного перемешивания клеточных культур водорослей — для тестирования темпов накопления биомассы микроводорослями;
2. настольный шейкер инкубатор BioSan Orbital Shaker-Incubator ES-20 с цифровым тахометром и возможностью поддержания постоянной температуры ‒ для культивирования культур водорослей;
3. нанофотометр IMPLEN P300 с возможностью исследования сверхмалых объемов (от 0,3 мкл) — для измерений спектрального коэффициента направленного пропускания и оптической плотности прозрачных жидких сред, а также для определения концентраций веществ;
4. спектрофотометр Альтаир КФК-300 УФ — для определения оптической плотности и скорости роста клеточных культур водорослей;
5. ультразвуковой гомогенизатор Bandelin Sonopuls GM mini20 — для разрушения крупных молекулярных цепей (деполимеризации) клеточных стенок водорослей и гомогенизации биомассы перед биохимическими исследованиями;
6. термостаты BioSan Thermo-Shaker TS-100C и ДНК-Технологии «Гном», сухожаровой шкаф ШС-80-01МК СПУ;
7. боксы БАВ-ПЦР-Ламинар-С абактериальной воздушной среды — для чистой работы с культурами микроводорослей при проведении биохимической диагностики;
8. стерилизатор паровой Stegler VK-18 — для стерилизации оборудования насыщенным водяным паром под давлением;
9. микровесы ВЛ-120M — для особо точного измерения дискретность (0,00001/0,0001 г) массы реактивов, биомассы водорослей и цианобактерий;
10. центрифуги Hettich Mikro 185 и Stegler СМ-600С — для работы с широким диапазоном объемов растворов, суспензий и культур микроводорослей и цианобактерий;
11. центрифуга CHT210R с компрессором VF и технологией динамического интеллектуального контроля температуры PID и двухканальной системой охлаждения;
12. шкаф сушильный Bios BO-115NL — для стерилизации лабораторной посуды, колб и банок перед культивированием;
13. спектрометр C-800 Spectromaster — для измерения характеристик света и подбора наилучших условий культивирования;
14. настольный pH-метр Ohaus a-AB33PH — для контроля состояния питательных сред;
15. вортексы 3700.DNEU.01 — для перемешивания реагентов в пробирках объемом до 50 мл;
16. автоматический счетчик клеток Bio-Rad TC20 — для определения концентрации клеток водорослей;
17. стеклянные фотобиореакторы плоскопараллельного типа размером 5×25×50 см, с рабочей толщиной 5 см и объемом 3 л;
18. однопуансонная таблеточная машина THDP-5 — для прессования различных видов биотехнологического сырья в круглые таблетки.

ФОТОГАЛЕРЕЯ:

ИСТОРИЯ:

Лаборатория альгоэкоинжиниринга создана в ИФР РАН в 2024 году в рамках федерального проекта «Развитие человеческого капитала в интересах регионов, отраслей и сектора исследований и разработок» национального проекта «Наука и университеты». Созданная под руководством д.б.н. Мальцева Е.И. лаборатория ставит перед собой цель изучить in vitro потенциал штаммов Коллекции культур микроводорослей и цианобактерий биотехнологического назначения в качестве возможных источников соединений, востребованных в таких отраслях биоэкономики как фармацевтика, косметология, нутрицевтика, сельское хозяйство и биоэнергетика. Коллектив лаборатории состоит из молодых ученых и обладает значительным опытом и необходимыми компетенциями для достижения поставленных задач и создания нового направления работы в ИФР РАН.

О работе лаборатории снята премьерная серия цикла «Российский Код» — «Максимумы микроводорослей Евгения Мальцева»: https://rutube.ru/video/ad35e6a7256b13c68dc3817e0ad853bf/