مهندسی بیوسیستم ایران

مهندسی بیوسیستم ایران

ذخیره بتاکاروتن در میکروجلبک خالص دونالیلا سالینا و مختلط دریای خزر تحت قحطی نیتروژن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
آزیتا قربانی 1
مریم حسینی 2
سیروس ابراهیمی 3
1 مدرس دانشگاه پیام نور
2 دانشگاه شهید مدنی تبریز
3 دانشگاه صنعتی سهند تبریز
10.22059/ijbse.2017.60269
چکیده
بتاکاروتن جزء کاروتنوئیدها و از معروف‌ترین رنگدانه‌های طبیعی شناخته‌شده می‌باشد. از مهمترین منابع تولید بتاکاروتن میکروجلبک‌ها می‌باشند. به دلیل هزینه‌های بالای استریلیزاسیون کشت‌خالص، دراین مطالعه نحوه رشد، میزان کلروفیل تولید شده و نحوه تجمع بتاکاروتن در نمونه کشت‌مختلط دریاچه‌خزر برای اولین بار تحت استرس‌ کمبود مواد مغذی بررسی و با نمونه خالص میکروجلبک دونالیلاسالینا در همان شرایط مقایسه گردید. در این مطالعه، غلظت بتاکاروتن در میکروجلبک دونالیلاسالینا و میکروجلبک دریاچه‌خزر در ابتدا و پس از اعمال استرس قحطی نیتروژن (پس از 188 ساعت)، به ترتیب از 5/7 به 8/14 و از 0/7 به mol Beta-Carotene/g Protein 5/13 رسید. با اعمال استرس مقدار پروتئین در میکروجلبک دونالیلاسالینا از مقدار اولیه 8/341 به مقدار نهایی mg/L 1/950 و در میکروجلبک دریاچه‌خزر از مقدار اولیه 1/357 به مقدار نهاییmg/L  0/1010 رسید. شرایط عملیاتی هر دو نمونه یکسان با 5/7=pH و دور همزدگی rpm 160 و بازه دمایی 26–24 درجه سانتی‌گراد بود. این پژوهش نشانگر نتایج مشابه مقدار بتاکاروتن تجمع یافته در کشت مختلط میکروجلبک دریاچه‌خزر و کشت خالص میکروجلبک دونالیلا می‌باشد. از آن‌جایی که کشت مختلط میکروجلبک نسبت به کشت خالص اقتصادی‌تر بوده و نیاز به تجهیزات گران‌قیمت و استریلیزاسیون ندارد، لذا امکان صنعتی‌شدن تولید بتاکاروتن توسط کشت مختلط دریاچه‌خزر بیشتر می‌باشد.
کلیدواژه‌ها
میکروجلبک دونالیلا سالینا
میکروجلبک دریاچه خزر
بتاکاروتن
استرس قحطی نیتروژن
موضوعات

عنوان مقاله English

Accumulation of Beta-carotene in pure microalgae of Dunaliella Salina and the mixed cultures of Caspian Sea under nitrogen starvation

نویسنده English

azita ghorbani 1
چکیده English

Beta-carotene is a carotenoid and known as the most famous natural pigment. Microalgae are the most important sources for beta-carotene production. Due to the high sterilization cost of pure culture, in this study for the first time, growth, amounts of beta-carotene and chlorophyll in Caspian Sea microalgae under nutrient deficiencies stress, have been measured and compared with pure microalgae of Dunaliella Salina.
The initial and final concentrations of beta-carotene under nitrogen starvation (after 188 hours) was 7.5, 14.8 and 7.0 and 13.5 mol Beta-Carotene/g Protein for pure and mixed culture, respectively. Under nitrogen starvation the final protein concentration of microalgae Dunaliella Salina was increased from 341.8 to 950.1 mg/L. However, for Caspian Sea mixed microalgae the concentration was reached from 357.1 to 1010.0 mg/L. Operating conditions was the same for both samples as follows: pH=7.5, temperature 24-26 ° C and stirring at 160 rpm.
This study demonstrated that the accumulated Beta-carotene in Caspian Sea microalgae was comparable to the obtained values of pure microalgae of Dunaliella Salina. Therefore, mixed microalgae culture can be used for Beta-carotene production which is preferable and more economical than sterile systems and consequently, the possibility of process industrialization will be increased

کلیدواژه‌ها English

Microalgae Dunaliella Salina
Caspian Sea microalgae
Beta Carotene
nitrogen starvation stress
Ben-Amotz, A. (1993). Production of β-carotene and vitamins by the halotolerant alga Dunaliella. Pharmaceutical and Bioactive Natural Products, Springer: 411-417.
Borowitzka, M. A., L. J. Borowitzka and D. Kessly (1990). Effects of salinity increase on carotenoid accumulation in the green alga Dunaliella salina. Journal of Applied Phycology, 2(2), 111-119.
Brányiková, I., B. Maršálková, J. Doucha, T. Brányik, K. Bišová, V. Zachleder and M. Vítová (2011). Microalgae—novel highly efficient starch producers. Biotechnology and bioengineering, 108(4), 766-776.
Cataldo, D., M. Maroon, L. Schrader and V. Youngs (1975). Rapid colorimetric determination of nitrate in plant tissue by nitration of salicylic acid. Communications in Soil Science & Plant Analysis,  (1)6, 71-80.
Celekli, A. and G. Dönmez (2006). Effect of pH, light intensity, salt and nitrogen concentrations on growth and β-carotene accumulation by a new isolate of Dunaliella sp. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 22(2), 183-189.
Chisti, Y. (2007). Biodiesel from microalgae. Biotechnology advances, 25(3), 294-306.
Del Campo, J. A., J. Moreno, H. Rodrı́guez, M. Angeles Vargas, J. n. Rivas and M. G. Guerrero (2000). Carotenoid content of chlorophycean microalgae: factors determining lutein accumulation in Muriellopsis sp.(Chlorophyta). Journal of biotechnology, 76(1), 51-59.
Eijckelhoff, C. and J. P. Dekker (1997). A routine method to determine the chlorophyll a, pheophytin a and β-carotene contents of isolated Photosystem II reaction center complexes. Photosynthesis research, 52(1), 69-73.
Finn, B., L. M. Harvey and B. McNeil (2006). Near‐infrared spectroscopic monitoring of biomass, glucose, ethanol and protein content in a high cell density baker's yeast fed‐batch bioprocess. Yeast,  23(7), 507-517.
Garbayo, I., M. Cuaresma, C. Vílchez and J. M. Vega (2008). Effect of abiotic stress on the production of lutein and β-carotene by Chlamydomonas acidophila. Process Biochemistry, 43(10), 1158-1161.
Garibay-Hernández, A., R. Vazquez-Duhalt, L. Serrano-Carreón and A. Martinez (2013). Nitrogen limitation in Neochloris oleoabundans: a reassessment of its effect on cell growth and biochemical composition. Applied biochemistry and biotechnology, 171(7), 1775-1791.
Hartmut, K. (1983 ). Determinations of total carotenoids and chlorophylls b of leaf extracts in different solvents. Analysis (Peach, K & Tracey, MV, eds), 4, 142-196.
Hassanpour, M., M. Abbasabadi, S. Ebrahimi, M. Hosseini and A. Sheikhbaglou (2015). Gravimetric enrichment of high lipid and starch accumulating microalgae. Bioresource technology, 196, 17-21.
Hejazi, M., E. Holwerda and R. Wijffels (2004). Milking microalga Dunaliella salina for β‐carotene production in two‐phase bioreactors. Biotechnology and bioengineering, 85(5), 475-481.
Johnson, M. K., E. J. Johnson, R. D. MacElroy, H. L. Speer and B. S. Bruff (1968). Effects of salts on the halophilic alga Dunaliella viridis. Journal of Bacteriology, 95(4), 1461-1468.
Lamers, P. P., M. Janssen, R. C. De Vos, R. J. Bino and R. H. Wijffels (2012). Carotenoid and fatty acid metabolism in nitrogen-starved Dunaliella salina, a unicellular green microalga. Journal of biotechnology, 162(1), 21-27.
López, C. V. G., M. d. C. C. García, F. G. A. Fernández, C. S. Bustos, Y. Chisti and J. M. F. Sevilla (2010). Protein measurements of microalgal and cyanobacterial biomass. Bioresource technology, 101(19), 7587-7591.
Markou, G. and E. Nerantzis (2013). Microalgae for high-value compounds and biofuels production: A review with focus on cultivation under stress conditions. Biotechnology advances, 31(8), 1532-1542.
Mooij, P. R., G. R. Stouten, J. Tamis, M. C. van Loosdrecht and R. Kleerebezem (2013). Survival of the fattest. Energy & Environmental Science, 6(12), 3404-3406.
Mulders, K. J., P. P. Lamers, D. E. Martens and R. H. Wijffels (2014). Phototrophic pigment production with microalgae: biological constraints and opportunities. Journal of Phycology, 50(2), 229-242.
Salehizadeh, H. and M. Van Loosdrecht (2004). Production of polyhydroxyalkanoates by mixed culture: recent trends and biotechnological importance. Biotechnology advances, 22(3), 261-279.
Vishniac, W. and M. Santer (1957). The thiobacilli. Bacteriological Reviews, 21(3), 195.
Waterborg, J. H. (2009). The Lowry method for protein quantitation. The protein protocols handbook, Springer, 7-10.
 

  • تاریخ دریافت 23 فروردین 1395
  • تاریخ بازنگری 13 مهر 1395
  • تاریخ پذیرش 17 آبان 1395