Yıl 2019, Cilt , Sayı 17, Sayfalar 874 - 880 2019-12-31

Yerli Dunaliella salina Suşunda Büyüme ve Pigment Üretimi İçin Optimal Koşulların Merkezi Kompozit Tasarım Yöntemi Kullanılarak Belirlenmesi

ARZU YILDIRIM [1]


Mikroalgler, sahip oldukları protein, lipid ve renkli pigmentler gibi doğal bileşikler sebebi ile biyoteknolojik uygulamalarda geniş bir kullanım alanı bulmaktadır. Yeşil algler sınıfına dahil olan ve yüksek tuz toleransı gösterebilen Dunaliella salina türü, doğal bir beta-karoten kaynağı olması sebebi ile biyoteknolojik üretimlerde öne çıkan mikroalg türleri arasındadır. Yüksek tuzluluk, yüksek sıcaklık, yoğun ışık miktarı yada besin kıtlığı gibi stres koşulları altında D. salina hücrelerinde beta-karoten birikimi gerçekleşmekte, ancak bu durum hücre büyümesini olumsuz etkilemektedir. Bu sebeple genellikle hazırlanan kültürlerde önce hücre büyümesinin teşvik edildiği, ardından stres koşulu uygulanarak pigment üretiminin artırıldığı iki fazlı üretim sistemi benimsenmiştir. Bu çalışmada yerel kaynaklardan izole edilen bir Dunaliella salina suşu için merkezi kompozit tasarım yönteminden faydalanılarak biyokütle artışı ve hücre içi karotenoid birikimini, iki fazlı üretime gerek olmaksızın, eş zamanlı olarak teşvik edecek ortam koşullarının belirlenmesi amaçlanmıştır. Hücre içinde karotenoid birikimine sebep olan iki ortam bileşeni; tuz (NaCl) ve nitrat (KNO3), deney tasarımı için kullanılacak faktörler olarak seçilmiştir. Faktörlerin üç farklı düzeyinde gerçekleştirilen denemeler sonucunda ortamdaki tuz miktarının hem biyokütle artışı hem de karotenoid birikimi açısından birincil etmen olduğu belirlenmiştir. D. salina hücreleri için 1,75 M NaCl ve 1,2 mM KNO3 içeren kültür ortamında biyokütlenin, ve paralel olarak hücre içi pigment miktarının artışı için optimum koşul olarak belirlenmiştir. Karotenoid birikimi, tuz konsantrasyonu açısından önemli ölçüde etkilenirken, kullanılan nitrat miktarının seçilen aralıkta daha düşük etki gösterdiği görülmüştür. 

Biyokütle, Karotenoidler, Merkezi Kompozit Tasarım
  • Benavente-Valdés J.R., Aguilar C., Contreras-Esquivel J.C., Méndez-Zavala A., Montañez A., (2016). Strategies to enhance the production of photosynthetic pigments and lipids in chlorophycae species. Biotechnology Reports, 10: 117-125 DOI: 10.1016/j.btre.2016.04.001
  • Borowitzka, M. A. (1988). Algal growth media and sources of cultures, In: Borowitzka M.A. ve Borowitzka L.J. (eds.), Micro-algal Biotechnology. Cambridge University Press: Cambridge. pp. 456-465, https://doi.org/10.1002/jctb.280470214
  • Borowitzka M.A. (1988). Vitamins and fine chemicals. In: Borowitzka M.A. ve Borowitzka L.J. (eds), Micro-algal Biotechnology. CambridgeUniversity Press, Cambridge, 153-196. https://doi.org/10.1002/jctb.280470214
  • Chen C.Y., Lu I.C., Nagarajan D., Chang C.H., Ng I.S., Lee D.J., Chang J.S. 2018. A highly efficient two-stage cultivation strategy for lutein production using heterotrophic culture of Chlorella sorokiniana MB-1-M12. Bioresource Technology, Volume 253: 141-147. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2018.01.027
  • Chen H. ve Jiang J.G., 2009. Osmotic responses of Dunaliella to the changes of salinity. J Cell Physiol. 219(2):251-8. DOI: 10.1002/jcp.21715
  • Çelekli A. ve Dönmez G. (2006). Effect of pH, light intensity, salt and nitrogen concentrations on growth and b-carotene accumulation by a new isolate of Dunaliella sp. World Journal of Microbiology & Biotechnology. 22: 183–189. DOI: 10.1007/s11274-005-9017-0
  • Değirmencioğlu A. ve Yazgı A. (2006). Tepki Yüzeyleri Metodolojisi "Optimizasyon Esaslı Çalışmalara İlişkin Teorik Esaslar ve Tarımsal Mekanizasyon Uygulamaları" . Tarım Makinaları Bilimi Dergisi 2(2): 111-115.
  • Del Campo J.A., Garcia-Gonzales M., Guerrero M.G. (2007). Outdoor cultivation of microalgae for carotenoid production: current state and perspectives. Appl Microbiol Biotechnol 74: 1163-1174. DOI: 10.1007/s00253-007-0844-9
  • Diler, İ., Dilek, K., 2002. Significance of Pigmentation and Use in Aquaculture. Turkish Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 2: 97-99
  • Fujisawa, M., Takita, E., Harada, H., Sakurai, N., Suzuki, H., Ohyama,K., Shibata, D., Misawa, N., 2009. Pathway engineering of Brassica napus seeds using multiplekey enzyme genes involved in ketocarotenoid formation. J Exp Bot, 60(4):1319-32. DOI: 10.1093/jxb/erp006.
  • Guerin M., Huntley M.E., Olaizola M. (2003). Haematococcus astaxanthin: applications for human health and nutrition. Trends Biotechnol. 21:210–216. https://doi.org/10.1016/S0167-7799(03)00078-7
  • Hosseini Tafreshi A. ve Shariati M. (2009). Dunaliella biotechnology: methods and applications. Journal of Applied Microbiology, 107: 14–35. https://doi.org/10.1111/j.1365-2672.2009.04153.x
  • Jin E.S. ve Melis A. (2003). Microalgal Biotechnology: Carotenoid production by the green algae Dunaliella salina. Biotechnology and Bioprocess Engineering. 8: 331-337. DOI: 10.1007/BF02949276
  • Johnson, M.K., Johnson, E.J, Mac Elroy, R.D., Speer, H.L. and Bruff, B.S. (1968). Effects of salts on the halophilic alga Dunaliella viridis. J. Bacteriology 95: 1461-1468.
  • Khan M.I., Shin J.H., Kim J.D. (2018). The promising future of microalgae: current status, challenges, and optimization of a sustainable and renewable industry for biofuels, feed, and other products. Microb. Cell Fact. 17:36 https://doi.org/10.1186/s12934-018-0879-x
  • Khuri A.I., (2017). A General Overview of Response Surface Methodology. Biom Biostat Int J 5(3): 00133. DOI: 10.15406/bbij.2017.05.00133
  • Lichtenthaler HK, Buschmann C (2001). Chlorophylls and Carotenoids: Measurement and Characterization by UV‐VIS Spectroscopy. In: Current Protocols in Food Analytical Chemistry. New York, NY, USA: John Wiley and Sons, Inc. F4.3.1-F4.3.8. https://doi.org/10.1002/0471142913.faf0403s01
  • Marin N., Morales F., Lodeiros C., Tamigneaux E. (1998). Effect of nitrate concentration on growth and pigment synthesis of Dunaliella salina cultivated under low illumination and preadapted to different salinities. Journal of Applied Phycology 10: 405–411, 1998. DOI: 10.1023/A:1008017928651
  • Morowvat M.H. ve Ghasemi Y. (2016). Culture medium optimization for enhanced β-carotene and biomass production by Dunaliella salina in mixotrophic culture Biocatalysis and Agricultural Biotechnology 7: 217–223. https://doi.org/10.1016/j.bcab.2016.06.008
  • Oren A., 2014. The ecology of Dunaliella in high-salt environments. Journal of Biological Research-Thessaloniki , 21:23, DOI: 10.1186/s40709-014-0023-y
  • Osanai T., Park Y.I., Yuki Nakamura Y. (2017). Editorial: Biotechnology of Microalgae, Based on Molecular Biology and Biochemistry of Eukaryotic Algae and Cyanobacteria. Front. Microbiol. 8:118. DOI: 10.3389/fmicb.2017.00118
  • Pisal D.S. ve Lele S.S. (2005). Carotenoid production from microalga, Dunaliella salina. Indian Journal of Biotechnology 4: 476-483.
  • Pulz, O. ve Gross, W., 2004. Valuable products from biotechnology of microalgae. Appl. Microbiol. Biotechnol. 65(6): 635-648. DOI: 10.1007/s00253-004-1647-x
Birincil Dil tr
Konular Mühendislik
Bölüm Makaleler
Yazarlar

Orcid: 0000-0001-9836-3181
Yazar: ARZU YILDIRIM (Sorumlu Yazar)
Kurum: EGE ÜNİVERSİTESİ, MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ, BİYOMÜHENDİSLİK BÖLÜMÜ
Ülke: Turkey


Tarihler

Yayımlanma Tarihi : 31 Aralık 2019

APA YILDIRIM, A . (2019). Yerli Dunaliella salina Suşunda Büyüme ve Pigment Üretimi İçin Optimal Koşulların Merkezi Kompozit Tasarım Yöntemi Kullanılarak Belirlenmesi. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi , (17) , 874-880 . DOI: 10.31590/ejosat.649157