Algal Biyoteknoloji Çalışmaları

Yıl 2013, , 0 - 0, 01.08.2013

Şevket Gökpınar Oya Işık Tolga Göksan Yaşar Durmaz Leyla Uslu Burcu Ak Süha Kürşat Önalan Pınar Akdoğan

https://doi.org/10.17693/yunusae.v2013i21903.235409

Öz

Algal Biyoteknoloji Çalışmaları© Su Ürünleri Merkez Arastırma Enstitüsü Müdürlügü, Trabzon Deniz ve göllerde birincil üreticiler çeşitli bilimsel ve eðitsel aktiviteler devam olarak ilk organik maddeyi üreten mikroalgler, etmiştir. hücreleri içerisindeki deðerli metabolitleri Çukurova Üniversitesinde faaliyet göstenedeniyle, destek gıda olarak deðerlendirilren Üniversite Sanayi Ortak Araştırma Merkezi melerinin yanı sıra, içerdikleri pigmentleri, ile 2005 yılında, Avrupa Birliði, Aktif Ýşgücü yaðları, yað asitleri, polisakkaritleri ile Programları Projesi (AÝPP) kapsamında baðışıklıðı güçlendirici özellikleri sayesinde desteklenen, ÝŞKUR yönetiminde “Spirulina antioksidan olarak tüketilmektedirler. Yıl boyu Üretimi ve Pazarlaması Eðitimi” projesi kültüre alınabilmeleri, tarıma uygun olmayan yürütülmüştür.alanlarda üretilebilmeleri, suyu ve güneş S. platensis'in serada, dışarıda yapılan enerjisini en verimli kullanan sistemler olmakültürlerinde ortam faktörlerinin ürün verimları nedeniyle son yıllarda, enerji kaynaðı ve liliði, protein miktarı ve aminoasit bileşimi gübre olarak, yem hammaddesi ve su arıtımı üzerine etkileri” konulu çalışmada yıl gibi alanlarda deðerlendirilmek üzere kütlesel içerisinde mevsime baðlı sıcaklık ve ışık üretimleri konusunda çalışmalar hız kazanyoðunluðundaki deðişimlerin, ürün verimliliði mıştır. Ege Üniversitesi, Çukurova Üniversitesi ve besin kalitesi üzerine olan etkisi araştırılve Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi Su mıştır. Araştırma sonuçları Çukurova Bölgesi Ürünleri Fakültelerinde mikroalgal biyotekiklim koşullarının Spirulina ürün verimliliði ve noloji alanında yürütülen araştırmaların özeti besin kalitesi açısından son derece uygun olarak hazırlanmış olan bu makale Ülkemizde olduðunu göstermiştir (Işık vd., 2006; Hızarcı bu alandaki çalışmalar hakkında bilgilendirme vd., 2009). amacıyla hazırlanmıştır.Çukurova Üniversitesi'nde yürütülen bir Ülkemizde ilk mikroalg kültür çalışması başka çalışmada Spirulina'da bulunan deðerli P. tricornutum ile başlamıştır (Gökpınar, pigment fikosiyanin ile ilgili “Çevre koşulla1980). Yüksek yoðunluklu dışarı mikroalg rının S. platensis'deki fikosiyanin miktarına kültür çalışması ise P. cruentum'la ince cam Etkisi” araştırılmıştır. Mavi renkli fikosiyanin panel fotobiyoreaktörde gerçekleştirilmiştir gıda, ilaç ve kozmetik sanayilerinde doðal bir (Gökpı-nar ve Durmaz, 2001). pigment olarak pazar bulmaktadır (Oguz vd., Ülkemizde Spirulina'nın besleyici 2011).özelliklerine ve üretimine ilk defa yaklaşık 23 Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesinde yıl önce dikkat çekilmiş (Cirik, 1989) ve Ege algal biyoteknoloji konusundaki çalışmalar Üniversitesi bünyesinde gerçekleştirilen çalışaðırlıklı olarak 2004 yılında başlamıştır. malar neticesinde 2000'li yılların başında Mikroalglerin havuzlarda üretim çalışmalarına ülkemizde Spirulina'nın ilk defa havuzlarda ise 2005 yılının Eylül ayında S. platensis ile üretimi Üniversite-Sanayi işbirliði çerçevebaşlanmıştır. Her biri yaklaşık 15 m yüzey sinde gerçekleştirilmiştir. Takip eden yıllarda alanına sahip iki adet üretim havuzunda Çukurova ve Çanakkale Onsekiz Mart Ünivergerçekleştirilen Spirulina üretimi, tüm yıl siteleri tarafından Spirulina üretimi büyük boyunca kesintisiz olarak bir sera içerisinde ölçeklerde gerçekleştirilmiş ve bu konuda sürdürülmüştür.ÇOMÜ Deniz Bilimleri ve Teknolojisi Hücre içinde biriktirmiş olduðu ARA Fakültesi'nde, “N. oculata'nın LED Lambalar (arachidonic asit) ve EPA (eicosapentaenoic ile Büyüme ve Yað Biriktirme özelliklerinin asit) yað asitleri, pigment maddeleri Belirlenmesi” başlıklı çalışma, farklı renkte (fikoeritrin) ve sülfatlı polisakkaritler nedeaydınlatmalı LED lambalar ile gerçekleştirmiş niyle Porphyridium sp. mikroalgal biyotekve sonuç olarak özellikle mavi ışıðın noloji alanında önemli türlerden biridir. Nannochloropsis oculata'nın büyümesinde Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi'nde bu diðer renklere göre daha etkin olduðu türün polisakkarit biriktirme özelliði ve büyük görülmüştür (Kural, 2013).ölçeklerde üretimi çalışılmıştır (Özbaş, 2008).Ülkemizde H. pluvialis üzerine gerçekÇukurova Üniversitesi'nde yürütülen bir leştirilen ilk çalışmalar, 50 litrelik tüp biyobaşka çalışmada Begonia (B. emperflorens) reaktörlerde Ýtalya'da yapılan denemelerle bitkisinin büyütülmesinde S. platensis'in etkisi başlamış ve hücrelerin 4 gün içinde kuru araştırılmış, S. platensis içeren gruplarda aðırlıðının %3.2'si oranında astaksantin yaprak büyüklüðünün daha fazla artış biriktirdiði belirlenmiştir (Göksan, 2003).gösterdiði belirlenmiştir (Mendi vd., 2009).ÇOMÜ Su Ürünleri Fakültesi'nin Alglerin bitki beslenmesindeki olumlu karotenoidler üzerine çalışmaları, 2004 yılında etkileri pek çok araştırmaya konu olmuştur. Haematococcus'un vejetatif büyümesi üzerine Çukurova Üniversitesi'nde “Su kültüründe gerçekleştirilen “H. pluvialis'in büyük ölçekli yetiştirilen kıvırcık marul bitkisinde mikroalg vejetatif kültürlerinin optimizasyonu” başlıklı (C. vulgaris) uygulamasının etkileri” araştırılBilimsel Araştırma Projesi ile başlamıştır. mıştır. Yapılan yaprak analizlerinde C. vulgaris Yürütülen proje kapsamında, H. pluvialis'in eklenen marul bitkilerinde N, P, Ca, Mg, Na, Ülkemizde ilk defa büyük ölçeklerde üretimi Mn, Cu ve Zn beslenmesi bakımından artırıcı 2007 yılının Aðustos ayında ÇOMÜ'de katkılar saðlandıðı belirlenmiştir (Ergün ve gerçekleştirilmiştir. Dışarı ortamda yürütülen Daşgan, 2012).denemede hücreler kuru aðırlıðının yaklaşık %2.5'i oranında astaksantin biriktirmiştir. Güneş ışıðından baðımsız olarak, üretimin yıl boyunca devam etmesine olanak saðlayacak laboratuvar çalışmalarında ise hücrelerde %4'e yakın bir oranda astaksantin birikimi saðlanmıştır (Göksan, 2007).Çukurova Üniversitesi Su Ürünleri Fakültesi'nde, H. pluvialis'ten astaksantin üretimi konusunda yürütülen çalışmada, güçlü bir antioksidan olarak bilinen astaksantinin %3.60 oranında üretilmesi saðlanmış bunun için 379 µmol photon m s aydınlanma şiddeti ve 24ºC sıcaklık, havalandırma ve karıştırma ile birlikte kültürlere uygulanmıştır (Köksal vd., 2012).Çukurova Üniversitesi'nde “S. platensis hücrelerinden etkili sitoplazmik protein izolasyonunun araştırılması” konulu Yüksek Lisans tez çalışması yürütülmüş, orijinal S. platensis hücreleri ile Spirulina/pBR325SLik rekombinant hücrelerinden etkili protein izolasyonu araştırılmış, bu amaçla, farklı yöntemler denenmiştir (Tekdal, 2009).Son yıllarda petrol fiyatlarının sürekli artması ve fosil yakıt kullanımının küresel ısınmayı artırması, dikkatlerin yenilenebilir enerji kaynakları (biyo-yakıtlar) üzerine çevrilmesine neden olmuştur. Mikroalglerin yað içeriðinin ve biyodizel elde edilme olanaklarının araştırılması konusunda çeşitli araştırmalar ve projeler yapılmaktadır.

Anahtar Kelimeler

Algal biotechnology, microalgal metabolites, algal fertilizer

Algal Biyoteknoloji Çalışmaları

Öz

Günümüzde
mikroalgal biyoteknoloji alanında çalışmalar daha çok algal biyomastan kıymetli
metabolitleri ticari olarak üretmek için verimli alg kültür teknolojileri
üzerine yönelmiştir. Algler, hücre içinde
depoladıkları değerli metabolitleri sayesinde;gıda desteği ve sağlık koruyucu, hayvan yemi, toprak yapısını iyileştirici özellikleri nedeniyle gübre olarak, doğal gıda
boyası, kozmetik sanayinde kullanımları gibi farklı alanlarda
kullanılabildikleri gibi, metal bağlama yetenekleri sayesinde atık su
arıtımında kullanılabilirler. EgeÜniversitesi, Çukurova
Üniversitesi ve Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi’nde algal biyoteknoloji
alanında, Spirulina (Arthrospira) platensis (Nordstedt)
Gomont)  Haematococcus pluvialis Flotow, Chlorella vulgaris
Beyerinck (Beijerinck), Isochrysis
galbana Parke,
Nannochloropsis oculata (Droop)
D.J.Hibberd, Phaeodactylum tricornutum Bohlin,
Porphyridium cruentum (S.F.Gray)
Nägeli (Porphyridium purpureum (Bory de Saint-Vincent) K.M.Drew & R.Ross) türlerinden ARA (arachidonic asit) ve
EPA (eicosapentaenoic asit) gibi yağ asitleri, fikosiyanin, fikoeritrin,
astaksantin gibi pigment maddeleri ve polisakkarit üretimi üzerine çeşitli
araştırmalar yürütülmektedir. Özellikle gerçekleştirilen üretimin ekonomik
olması amacıyla hasat işleminde kümeleştirme yöntemleri ve farklı dalga boylarında
aydınlatma üzerine de çalışmalar yapılmaktadır. Son yıllarda, mikroalglerin
yenilenebilir ve toksik olmayan bir enerji kaynağı olan biyo-yakıt üretimindeki
potansiyeli de gösterilmiştir. Özellikle biyodizel için bir hammadde olan yağ
içeriğinin alglerde arttırılmasını uyaran stres koşulları üzerine araştırmalar
devam etmektedir. Ayrıca, makroalglerden Ulva rigida C.Agardh ve Gracilaria verrucosa (Hudson) Papenfuss (longissima
(S.G.Gmelin)
M.Steentoft, L.M.Irvine & W.F.Farnham)’un organik
gübre olarak ve hidroponik sistemde kullanımları da araştırılmaktadır. 

Anahtar Kelimeler

Algal biyoteknoloji, mikroalgal metabolitler, algal gübre.

Kaynakça

• ve Göksan, T. 2006. The Effect of the Environmental Factors on the Vitamin C Bulut Mutlu Y., Işik, O., Uslu, L., Koç, K. ve Durmaz, Y. (Ascorbic Acid), E (Alpha-Tocopherol), â20 The Effects of Nitrogen and Phosporus Carotene Contents and the Fatty Acid CompoDeficiencies and Nitrite Addition on the Lipid sition of Spirulina platensis. Ege Üniversitesi Su Content of Chlorella vulgaris (Chlorophyceae). Ürünleri Fakültesi Dergisi, Vol 23, No 3-4, 257African Journal of Biotechnology, Vol.10(3), pp. 2 453-4 DOI: 10.5897/AJB10.1390. Köksal, M., Işik, O., Uslu, L. ve Mutlu, Y. 2012. Işık, Cirik, S.1989. Zengin Bir Bitkisel Gıda Spirulina. Sıcaklık, Besin Eksikliði Ve Havalandırmanın Tübitak Bilim ve Teknik Dergisi, Ankara: Haematococcus pluvialis Flotow'da Büyüme ve 22,257:19-20. Astaksantin Miktarına Etkisi. Journal of Fisheries Çölkesen Doðru, F. 2010. Spirulina platensis'in Cr (III) Sciences, 6(4); 297-305. DOI: 10. 3153 ve Zn (II) Ýyonlarını Baðlama Kapasitesinin /jfscom.akdeniz004.
• Kural, Ö. 2013. Nannochloropsis oculata (Droop) sitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, Hibberd (Eustigmatophyceae)'in LED Lambalar Çanakkale. ile Büyüme ve Yað Biriktirme Özelliklerinin Tekdal D. 2009.Spirulina platensis (Cyanophyta)'e Belirlenmesi. Çanakkale Onsekiz Mart ÜniverElektroporasyon Yolu Ýle Gen Aktarım sitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, Olanaklarının Araştırılması. Çukurova ÜniverÇanakkale. sitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, Mendi, Y.Y., Eldogan, S., Unek, C., Uslu, L., Torun, A., Adana. Curuk, P. ve Işık, O. 2009. The Usage of Spirulina Uludüz, Ö. 2012. Nannochloropsis oculata (Droop) on Acclimatization of Invitro Begonia (B. Hibberd (Eustigmatophyceae)'in Hasadında semperflorens) Plantlets, Prooceedings of the Kümeleştirme Yöntemlerinin Etkinliði. Çanak23rd International Eucarpia Symposium Section kale Onsekiz Mart Üniversitesi Fen Bilimleri Ornamentals,Colorful Breeding and Genetics, Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, Çanakkale. Acta Horticulturae, No. 836. Ed. J.M.van Tuyl. Uslu, L., Durmaz, Y., Işık, O., Mutlu, Y., Koç, K. ve Netherlands Ak, B. 2013. Nitrogen Limitation Increases
• Oguz, H., Işık, O., Uslu, L., Sayın, S. ve Kargın Yılmaz, Lipid Content of Chlorella vulgaris at H. 2011. Çukurova Bölgesi (Adana-Türkiye) Photobioreactor System. Journal of Animal and Ýklim Koşullarının Spirulina platensis CyanopVeterinary Advances, Vol.12(1), 51-57.DOI: hyta)'in C-fikosiyanin Miktarına Etkisi. Journal 3923/javaa.2013.52.57. of Fisheries Sciences, 5(2); 146-152. Uslu, L., Işik, O., Koç, K., Göksan, T. 2011. The Effects Önalan, S.K. ve Gökpınar, Ş. 2012. Ekmeklik Buðday of Nitrogen Deficiencies on the Lipid and Protein (Bezostaya)'ın Metabolik Özellikleri ve Büyüme Contents of Spirulina platensis. African Journal Parametreleri Üzerine Organik Gübre Olarak of Biotechnology, Vol. 10(3), pp. 386-389. DOI: Mikroskobik yosun (Nostoc sp.)'in Etkisi. Tagem, 5897/AJB10.1547. Organik Tarım Araştırmaları Program DeðerlenUslu, L., Işik, O., Mutlu, Y. 2012. Besleyici Element dirme Toplantısı .19-21 Mart, Antalya. Kompozisyonundaki Deðişikliklerin MikroÖ z b a ş , B . 2 0 0 8 . P o r p h y r i d i u m c r u e n t u m alglerde Lipid Ýçeriðine Etkisi. Journal of (Rhodophyceae) Kültürlerinde Büyüme ve Fisheries Sciences, 6(3); 176-183. DOI: Biyokimyasal Kompozisyonda Meydana Gelen 3153/jfscom.2012021. Deðişimler. Çanakkale Onsekiz Mart Üniver