علوم و فنون شیلات

علوم و فنون شیلات

بررسی تاثیر منابع کربنی جایگزین متعدد بر پارامترهای رشد ریزجلبک Spirulina maxima

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
1 دانشگاه اراک
2 دانشگاه تهران، رضوانشهرگیلان، دانشکده فنی کاسپین
3 دانشگاه پلی تکنیک مکزیک، دانشکده فیزیولوژی
4 دانشکده مهندسی شیمی، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران
چکیده
اهداف: امروزه استفاده از ریزجلبک­ها برای تولید مواد فعال زیستی و دارویی بسیار مورد توجه است. کربن یک ماده ضروری برای رشد ریزجلبک Spirulina maxima محسوب می­شود. یافتن بهترین منبع کربنی و غلظت برای رسیدن به مقادیر بالا زیست­توده در کوتاه­ترین دوره کشت بسیار ارزشمند است بنابراین در این مطالعه تاثیر منابع کربنی (کربنات و بی­کربنات سدیم، گلوکز و ملاس) با غلظت­های مختلف (16، 24 و 32 گرم بر لیتر) بر میزان رشد و تولید ­زیست­توده بررسی شد. روش­ها: کشت در قالب 11 تیمار و 3 تکرار در محدوده دمایی آزمایشگاه (3±28 درجه سانتیگراد)، شدت نور 100 ±1350 لوکس (نوردهی 24 ساعته) انجام گردید. حداکثر ضریب رشد ویژه و زمان دوبرابر شدن مطابق با روش مدل­سازی غیرخطی با کمک نرم­افزار Wolfram Mathematica در فاصله اطمینان 99% محاسبه گردید. یافته­ها: بیشترین میزان غلظت زیست­توده در بالاترین غلظت (برحسب گرم بر لیتر) در 5 روز اول به ترتیب متعلق به نموهای ملاس (083/3)، گلوکز (094/2)، کربنات سدیم (869/0) و بی­کربنات سدیم (835/0) است. افزایش غلظت نمونه­ها بجز گلوگز از 16 تا 32 گرم بر لیتر در محیط کشت سبب افزایش زیست­توده شد. اگرچه نمونه رشدیافته در ملاس دارای بالاترین میزان غلظت زیست­توده در روزهای ابتدایی می­باشد اما بیشترین تاثیر بر ضریب رشد ویژه متعلق به نمونه گلوگز است. نتیجه­گیری: منبع کربنی و غلظت آن تاثیر بسزایی بر رشد زیست­توده دارد و گلوکز با غلظت 24 گرم بر لیتر بعنوان منبع کربنی جایگزین موثر بر رشد انتخاب شد. کلیه نمونه­ها در بالاترین غلظت کمترین تاثیر را بر ضریب رشد ویژه داشته­اند.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Venkataraman, L.V. A monograph on spirulina platensis- biotechnology and application. Department of Science and Technology, India. 1983; pp 71.
[2] Glazer AN. Chemicals from Microalgae. Z Cohen (Ed.), Taylor and Francis, Philadelphia. 1999; pp. 263.
[3] Habib, M. Ahsan B., Parvin, M. A., Huntington, T. and Hasan, M.R. Review on Culture, Production and Use of Spirulina as Food for Humans and Feed for Domestic Animals and Fish. FAO Fisheries and Aquaculture Circular. 2008; 1034.
[4] Alonso, D and Maroto F. Plants as `chemical factories’ for the production of polyunsaturated fatty acids. Biotechnology Advances. 2000; 18:481-497.
[5] Piñero-Estrada, J.E., Bermejo-Bescós, P., Villar del Fresno, AM. Antioxidant activity of different fractions of Spirulina platensis protein extract. Farmaco. 2001; 56:497-500.
[6] Chaneva, G., Furnadzhieva, S., Minkova K., and Lukavsky, J. Effect of light and temperature on the cyanobacterium Arthronema africanum- a prospective phycobiliprotein-producing strain. Journal of Applied Phycology. 2007; 19: 537-544.
[7] Schwartz, J., Shklar, G., Reid, S., and Trickler, D. Prevention of experimental oral cancer by extracts of Spirulina-Dunaliella algae. Nutrition and Cancer, 1988; 11: 127-134.
[8] Liang, Sh., Liu, X., Chen, F., and Chen, Z. Current microalgae health food R and D activities in China. Hydrobiologia. 2004; 512(1-3): 45- 48.
[9] Li, B., Zhang, X., Gao, M., and Chu, X. Effects of CD59 on antitumoral activities of phycocyanin from Spirulina platensis. Biomedicine and Pharmacotherapy. 2005; 59: 551-560.
[10] Colla, LM., Furlong, EB., and Costa JAV. Antioxidant Properties of Spirulina (Arthospira) platensis Cultivated Under Different Temperatures and Nitrogen Regimes. The Brazilian Archives of Biology and Technology. 2007; 50: 161-167.
[11] Lamela, T., and Rocha, MJF. Phycocyanin production in seawater culture of Arthospira maxima. Ciencias marinas. 2000; 26:607-619.
[12] Zarrouk, C. Contribution to the study of cyanobacteria, influence of various physical and chemical factors on growth and photosynthesis is Spirulina maxima. PhD thesis, University of Paris. 1966.
[13] Lun, FD., and Cheng, WZ. Culture of Spirulina platensis in human urine for biomass production and O2 evolution. Journal of Zhejiang University SCIENCE B. 2006; 7:34-37.
[14] Hong, SS., and Lee, NH. Growth of Spirulina platensis in effluents from wastewater treatment plant of pig farm. Journal of Microbiology and Biotechnology. 1993; 3:19-23.
[15] Q. Ashton Acton. Phosphoric Monoester Hydrolases: Advances in Research and Application. Chapter 2: Alkaline Phosphatase. Degradation of chlorphrifos by an alkaline phosphatase from the cyanobacterium Spirulina Platensis. Q. Ashton Acton, phD (Ed). Pulished by Scholarly Editions, Atlanta, Georgia. 2011: pp 89.
[16] Oliveira, M.A.C.L.D, Monteiro, M.P.C., Robbs, P.G., and Leite, S.G.F. Growth and chemical composition of Spirulina maxima and Spirulina platensis biomass at different temperatures. Aquaculture International. 1999; 7(4):261-275.
[17] Materassi, R., Tredici, M., and Balloni, W. Spirulina culture in sea water. Applied Microbiology and Biotechnology. 1984; 19: 384-386.
[18] Sharma, G., Kumar, M., Ali, M.I. and Jasuja, N.D. Effect of Carbon Content, Salinity and pH on Spirulina platensis for Phycocyanin, Allophycocyanin and Phycoerythrin Accumulation, Microbial and Biochemical Technology. 2014; 6 (4): 202-206.
[19] Chen, F., Zhang, Y., and Guo, S. Growth and phycocyanin formation of Spirulina platensis in photoheterotrophic culture. Biotechnology Letters. 1996; 18: 603-608.
[20] Marquez, F.J., Sasaki, K., Kakizono, T., Nishio, N., and Nagai, S. Growth characteristics of Spirulina platensis in mixotrophic and heterotrophic conditions. Journal of Fermentation and Bioengineering. 1993; 76, 408-410.
[21] Bogoarad, L. Phycobiliproteins and complementary chromatic adaptation Ann. Rev. Plant Physiology. 1975; 26: 369-401.
[22] Golmakani, M.T., Rezaei, K., Sara Mazidi, and Razavi, S.H. Effect of Alternative C2 Carbon Sources on the Growth, Lipid, and γ-Linolenic Acid Production of Spirulina (Arthrospira platensis), Journal of Food science and biotechnology. 2012; 21(2): 355-363.
[23] Zhang X.-W., Zhang Y.-M., Chen F. Application of mathematical models to the determination optimal glucose concentration and light intensity for mixotrophic culture of Spirulina platensis, Process Biochemistry. 1999; 34(5), 477-481.
[24] Chojnacka, K., and Noworyta, A. Evaluation of Spirulina sp. growth in photoautotrophic, heterotrophic and mixotrophic cultures, Enzyme and Microbial Technology. 2004; 34: 461–465.
[25] Chen, F., and Zhang, Y. High cell density mixotrophic culture of Spirulina platensis on glucose for Phycocyanin production using a fed batch system. Enzyme and Microbial Technology. 1997; 20(3): 221-224.
[26] Andrade, M.R. and Costa, J.A.V.Mixotrophic cultivation of microalga Spirulina platensis using molasses as organic substrate. Aquaculture. 2007; 264(1–4): 130-134.
[27] Dineshkumar, R., Umamageswari, P., Jayasingam, P., Sampathkumar, P. Enhance the growth of spirulina platensis using molasses as organic additives.World Journal of Pharmaceutical Research. 2015; 4(6): 1057-1066.
[28] Memije-Lazaroa, I.N., Blas-Valdiviaa, V., Franco-Colín, M., Cano-Europa, E. Arthrospira maxima (Spirulina) and C-phycocyanin prevent the progression of chronic kidney disease and its cardiovascular complications. Journal of Functional Foods. 2018. 43, 37-43.
]29[ شاهینی شمس‌آبادی، ز.، فرهادیان، ا.، کدیور، م. 1395. اثر ترکیبی درجه حرارت و دوره‌های نوری بر رشد و زیست‌توده در جلبک سبز Scenedesmus quadricauda . مجله پژوهشهای گیاهی (مجله زیست شناسی ایران). جلد 31. شماره 1. سال انتشار 1397. تاریخ پذیرش 1395.
[30] Sonia, R.A., Sudhakara, K. and Rana, R.S. Comparative study on the growth performance of Spirulina platensis on modifying culture media. Energy Reports. 2019; 5: 327–336.
[31] Ndjouondo, G.P., Dibong, S.D., Wamba, F.O. and Taffouo, V.D. Growth, Productivity and Some Physico-chemical Factors of Spirulina platensis Cultivation as Influenced by Nutrients Change. International Journal of Botany. 2017; 13(2): 67-74.
[32] Ranjith, L., Shukla, S.P., Vennila, A. and Purushothaman, C.S. Growth performance of Spirulina (Arthrospira) platensis in a low cost medium: An assessment. Acta Biologica Indica. 2013; 2(1): 335-342.
[33] Pereira, M.I.B., Chagas, B.M.E., Sassi, R., Medeiros, G.F., Aguiar, E.M., Borba, L.H.F., Silva, E.P.E., Neto, J.C.A., Rangel, A.H.N. Mixotrophic cultivation of Spirulina platensis in dairy wastewater: Effects on the production of biomass, biochemical composition and antioxidant capacity. PLOS ONE. 2019; 1-17.
[34] Dmytryk A, Saeid A, and Chojnacka K. Biosorption of Microelements by Spirulina: Towards Technology of Mineral Feed Supplements, The Scientific World Journal. 2014; 15.
]35[ فرجی، د.، رضایی، ک. ا.، هاشمی‌روان، م.، کلانتری، م.، شریفی، ا.، گلمکانی، م. ت. و فرجی، س. تابستان 1394. بهینه سازی کشت فدبچ منابع دو کربنی جدید (اتانول و اسید استیک) در تولید فایکوسیانین بوسیله ریزجلبک اسپیرولینا. نشریه نوآوری در علوم و فنّاوری غذایی. دوره 7، شماره 2: 78-87.
[36] Ogawa, T., and Terui, G. Studies on the growth of Spirulina platensis. (I) Onthe pure culture of Spirulina platensis. Journal of Fermentation Technology. 1970; 48: 361–367.
[37] Tomaselli, L., Pelosi, E., and Paoletti, C. Fotoassimilazione di compostiorganici in Spirulina platensis e S. maxima. In Proceedings of the 18th Congress National Italian Society Microbiology, Fiuggi Terme, Italy. 1978.
[38] P. Soundarapandian and B. Vasanthi. Effects of Chemical Parameters on Spirulina platensis Biomass Production: Optimized Method for Phycocyanin Extraction, International Journal of Zoological Research. 2008; 4 (1): 1-11.
[39] Joardan, J.P. Sugar as a source of carbon for Spirulina (Arthospira platensis) Culture. In Cyanobacterial Biotechnology, Subramanian, G., B.D. Kaushik and G.S. Venkatraman (Eds.). Oxford and IBH Puublishing co. Pvt. Ltd, New Delhi, India. 1998; 277-281.
[40] Ciferri. Spirulina, the edible microorganism. Microbiol Rev. 1983; 47(4): 551–578.