Farklı kültür metotlarının Chlorella sp. kültüründe büyüme ve biyokimyasal yapıya etkileri

Abstract

Mikroalg kültürü üzerine yapılan çalışmalar, fototrofik kültür metodunda sınırlayıcı faktörleri ortadan kaldırarak elde edilebilecek maksimum kuru madde miktarını arttırmak amacıyla heterotrofik ve miksotrofik kültür metodlarına doğru kaymaktadır. Heterotrofik kültür, fotosentezden bağımsız olarak canlının organik karbon kaynaklarından yararlanarak çoğalması ile gerçekleşirken, miksotrofik kültürde ise hem CO2 hem de organik karbon kaynağı aynı anda kullanılmaktadır. Şeker alkolleri arasında yer alan myo-inositol, C6H12O6 formülüne sahip bir siklohekzandır. Bu çalışmada, Chlorella sp. kültüründe karbon kaynağı olarak kullanılabilirliği ve biyokimyasal yapısına olan etkileri araştırılmıştır. Çalışmalar cam balonlarda ve tübüler fotobiyoreaktörde yürütülmüştür. Cam balonlarda yapılan denemelerin sonuçlarından elde edilen verilere göre en yüksek hücre sayıları 52±0,71 x 106 hücre/ml ve 49,28±0,75 x 106 hücre/ml ile sırasıyla 1000 mg/l ve 2000 mg/l myo-inositol içeren gruplarında elde edilmiştir. En yüksek kuru ağırlık miktarı 1000 mg/l myo-inositol içeren grupta 1,62±0,02 g/l, en düşük kuru ağırlık miktarı ise kontrol grubunda 0,11±0,01 g/l olarak belirlenmiştir. En yüksek klorofil a ve toplam karotenoid miktarları da 1000 ve 2000 mg/l myo-inositol içeren gruplarda belirlenmiştir. Deneme sonunda yapılan analizlerde en yüksek hücre başına düşen klorofil a miktarları 2000 mg/l myo-inositol içeren grupta 0,092±0,005 pg/hücre olarak belirlenmiştir. Yine deneme sonunda yapılan analizlerde aynı grup en yüksek hücre başına düşen toplam karotenoid miktarını içermiş olup bu değer 0,031±0,001 olarak hesaplanmıştır. En düşük klorofil a ve toplam karotenoid birikimi ise 2000 mg/l gliserol içeren grupta sırasıyla 0,051±0,002 pg/hücre, 0,018±0,001 pg/hücre olarak tespit edilmiştir. En yüksek lipid içeriğine sahip deneme grupları 1000 ve 2000 mg/l myo-inositol içeren grupları olup, sırasıyla %10,01±0,36 ve %15,19±0,75 oranında lipid içerdikleri tespit edilmiştir. En düşük lipid içeriği ise 100 mg/l myo-inositol kullanılan grupta %4,04±0,21 olarak belirlenmiştir. Doymuş yağ asitleri en yüksek oranda (%44,74±2,2) 100 mg/l myoinositol içeren grupta belirlenirken, en yüksek tekli doymamış yağ asitleri 2000 mg/l myoinositol içeren grupta %18,63±0,09 olarak tespit edilmiştir. Çoklu doymamış yağ asitleri ise en yüksek oranda 500 mg/l myo-inositol içeren grupta %62,15±0,23 olarak belirlenmiştir. Fotobiyoreaktör kültürü denemesi yaklaşık 5 hafta sürmüştür. İlk hafta CO2, takip eden 2 hafta hem CO2 hem myo-inositol, son 2 hafta ise sadece myo-inositol karbon kaynağı olarak kullanılmıştır. CO2 kullanılan ilk hafta için ortalama kuru ağırlık 3,22±0,08 g/l olarak elde edilmiştir. Sadece myo-inositol kullanılan dönemde ise kuru ağırlık ortalaması 4,05±0,15 g/l olarak belirlenmiştir. Hem klorofil a hem de toplam karotenoid miktarlarında myo-inositol kullanımı ile birlikte düşüş tespit edilmiştir. Hücre başına düşen klorofil a miktarı myo-inositol kullanılan dönemde CO2 kullanılan döneme göre yaklaşık %22 oranında düşüş göstermiştir. Ayrıca, toplam hücre başına düşen toplam karotenoid miktarı için de myo-inositol kullanılan dönemde yaklaşık %29 oranında düşüş belirlenmiştir. Lipid oranı sadece myo-inositol kullanımında %17,47±1,02’den %19,57±0,39’a yükselmiştir. Çoklu doymamış yağ asitleri oranında düşüş, tekli doymamış ve doymuş yağ asitleri oranlarında ise artış tespit edilmiştir. Doymuş yağ asitleri oranı karbon kaynağı olarak CO2 ile CO2 ve myo-inositolün birlikte kullanıldığı dönemlerde ortalama %32,77 olarak gerçekleşirken, sadece myo-inositol kullanılan dönemde ortalama %33,1 olarak tespit edilmiştir. Ortalama tekli doymamış yağ asitleri oranları, sadece CO2 kullanılan dönemde %1,79, CO2 ve myo-inositol kullanılan dönemde %1,89 ve son olarak %4,84 olarak hesaplanmıştır. Çoklu doymamış yağ asitleri ise CO2 ile CO2 ve myo-inositol kullanılan dönemlerde ortalama %65-66 oranında tespit edilmiş iken sadece myo-inositol kullanılan dönemde yaklaşık %60’a kadar düşüş göstermiştir. Myo-inositol, her ne kadar CO2’e göre daha maliyetli bir karbon kaynağı olsa da, hem birim biyokütle için harcanan karbon kaynağı miktarının daha düşük olması, hem de ışık kaynağına olan bağımlılığı azaltması sebebiyle daha düşük enerji masrafı nedeniyle rekabetçi bir karbon kaynağı olacağı tespit edilmiştir