نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، واحد اصفهان (خوراسگان)، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران

2 دانشیار، گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، واحد اصفهان (خوراسگان)، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران

3 دانشیار، مرکز تحقیقات و تولید بذر، واحد اصفهان (خوراسگان)، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران

4 دانش‌آموختۀ کارشناسی ارشد، گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، واحد اصفهان (خوراسگان)، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران

چکیده

اسپیرولینا پلاتنسیس یک سیانوباکتریوم رشته‌ای فتوسنتزکنندۀ پلانکتونی است که حاوی مولکول‌های فعال‌زیستی و منبع غنی از رنگ‌دانه‌هایی مانند فیکوسیانین است. در این پژوهش تأثیر دو عامل مهم هم‌زدن (20 و 50 دور در دقیقه) و هوادهی (با هوادهی و بدون هوادهی) بر کشت ریزجلبک اسپیرولینا پلاتنسیس و تولید رنگ‌دانه‌های طبیعی (فیکوسیانین، آلوفیکوسیانین، کلروفیل و کاروتنوئید) در شرایط دمای 28 درجۀ سانتی‌گراد، 9=pH، در کشت غوطه‌وری در فرمانتور همزن‌دار موردمطالعه قرار گرفت. یافته‌ها نشان داد هوادهی در تیمارهای با سرعت هم‌زدن 20 دور در دقیقه باعث افزایش معنی‌دار غلظت رنگ‌دانه‌ها (فیکوسیانین، آلوفیکوسیانین، کلروفیل و کاروتنوئید) و زیست‌توده شد، درحالی‌که هوادهی در تیمارهای با سرعت 50 دور در دقیقه باعث مهار تولید این ترکیبات گردید. بیشترین غلظت زیست‌توده، فیکوسیانین، آلوفیکوسیانین، کلروفیل و کاروتنوئید به‌ترتیب 1/39 گرم در لیتر، 136/5، 38، 8/62 و 3/05 میلی‌گرم در لیتر مربوط به تیمار 20 دور در دقیقه با هوادهی بود. باتوجه‌به نتایج به‌دست‌آمده، هوادهی محیط کشت به‌صورت معنی‌داری غلظت آلوفیکوسیانین را افزایش داد (0/05≤P). در شرایط بدون هوادهی، افزایش سرعت هم‌زدن، غلظت زیست‌توده را افزایش داد. در سرعت هم‌زدن 20 دور در دقیقه همراه با هوادهی بیشترین غلظت زیست‌توده، فیکوسیانین، آلوفیکوسیانین، کلروفیل و کاروتنوئید به‌دست‌آمد.

کلیدواژه‌ها

بنایان، س.، جهادی، م.، و فاضل، م. (1399). بررسی عوامل تاثیرگذار بر تولید رنگدانه‌های کلروفیل و کاروتنوئید از اسپیرولینا پلاتنسیس با استفاده از طرح پلاکت برمن. میکروب شناسی مواد غذائی، 7(2)، 70-81.
قبادیان، س.، گنجی‌دوست، ح.، آیتی، ب.، و سلطانی، ن. (1397). بهینه‌سازی رشد و کیفیت بیومس ریزجلبک اسپیرولینا با تغییر رقت محیط کشت و استفاده از سیکل هوادهی. زیست‌فناوری، 9(3)، 385-393.
Banayan, S., Jahadi, M., & Fazel, M. (2020). Investigation of Influencing Factors on Production of Chlorophyll and Carotenoid Pigments from Spirulina Platensis Using Platelet-Burman Design. Journal of Food Microbiology, 7(2), 70-81.  (in Persian)
Chaiklahan, R., Chirasuwan, N., Loha, V., Tia, S., & Bunnag, B. (2011). Separation and purification of phycocyanin from Spirulina sp. using a membrane process. Bioresource technology, 102(14), 7159-7164. doi:https://doi.org/10.1016/j.biortech.2011.04.067
Chen, H.-B., Wu, J.-Y., Wang, C.-F., Fu, C.-C., Shieh, C.-J., Chen, C.-I., . . . Liu, Y.-C. (2010). Modeling on chlorophyll a and phycocyanin production by Spirulina platensis under various light-emitting diodes. Biochemical Engineering Journal, 53(1), 52-56. doi:https://doi.org/10.1016/j.bej.2010.09.004
Colla, L. M., Reinehr, C. O., Reichert, C., & Costa, J. A. V. (2007). Production of biomass and nutraceutical compounds by Spirulina platensis under different temperature and nitrogen regimes. Bioresource technology, 98(7), 1489-1493. doi:https://doi.org/10.1016/j.biortech.2005.09.030
Deamici, K. M., Santos, L. O., & Costa, J. A. V. (2018). Magnetic field action on outdoor and indoor cultures of Spirulina: Evaluation of growth, medium consumption and protein profile. Bioresource technology, 249, 168-174. doi:https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.09.185
Doke, J. M. (2005). An improved and efficient method for the extraction of phycocyanin from Spirulina sp. International Journal of Food Engineering, 1(5). doi:https://doi.org/10.2202/1556-3758.1037
Ghobadian, S., Ganjidoust, H., Ayati, B., & Soltani, N. (2018). The Growth and Quality Optimization of Spirulina Biomass by Changing the Dilution of Medium and Using the Aeration Cycle. Modares Journal of Biotechnology, 9(3), 385-393. (in Persian)
Jain, S., & Singh, S. G. (2012). Optimization of biomass yield of Spirulina platensis grown in petha (Benincasa hispida Thunb.) waste in different culture conditions. Indian Journal of Biotechnology, 11, 498-501.
Khazi, M., Demirel, Z., & Conk, D. M. (2018). Enhancement of biomass and phycocyanin content of Spirulina platensis. Frontiers In Bioscience, 10, 276-286.
Lima, G. M., Teixeira, P. C., Teixeira, C. M., Filócomo, D., & Lage, C. L. (2018). Influence of spectral light quality on the pigment concentrations and biomass productivity of Arthrospira platensis. Algal Research, 31, 157-166. doi:https://doi.org/10.1016/j.algal.2018.02.012
Mirón, A. S., Garcıa, M. C. C., Gómez, A. C., Camacho, F. G., Grima, E. M., & Chisti, Y. (2003). Shear stress tolerance and biochemical characterization of Phaeodactylum tricornutum in quasi steady-state continuous culture in outdoor photobioreactors. Biochemical Engineering Journal, 16(3), 287-297. doi:https://doi.org/10.1016/S1369-703X(03)00072-X
Ogbonda, K. H., Aminigo, R. E., & Abu, G. O. (2007). Influence of aeration and lighting on biomass production and protein biosynthesis in a Spirulina sp. isolated from an oil-polluted brackish water marsh in the Niger Delta, Nigeria. African Journal of Biotechnology, 6(22), 2596-2600. doi:https://doi.org/10.5897/AJB2007.000-2414
Pegallapati, A. K., & Nirmalakhandan, N. (2011). Energetic evaluation of an internally illuminated photobioreactor for algal cultivation. Biotechnology letters, 33(11), 2161-2167. doi:https://doi.org/10.1007/s10529-011-0691-8
Ravelonandro, P. H., Ratianarivo, D. H., Joannis-Cassan, C., Isambert, A., & Raherimandimby, M. (2011). Improvement of the growth of Arthrospira (Spirulina) platensis from Toliara (Madagascar): Effect of agitation, salinity and CO2 addition. Food and bioproducts Processing, 89(3), 209-216. doi:https://doi.org/10.1016/j.fbp.2010.04.009
Ronda, S. R., Bokka, C. S., Ketineni, C., Rijal, B., & Allu, P. R. (2012). Aeration effect on Spirulina platensis growth and γ-linolenic acid production. Brazilian Journal of Microbiology, 43(1), 12-20. doi:https://doi.org/10.1590/S1517-83822012000100002
Sánchez, M., Bernal-Castillo, J., Rozo, C., & Rodríguez, I. (2003). Spirulina (Arthrospira): an edible microorganism: a review. Universitas Scientiarum, 8(1), 7-24.
Soni, R. A., Sudhakar, K., & Rana, R. (2019). Comparative study on the growth performance of Spirulina platensis on modifying culture media. Energy Reports, 5, 327-336. doi:https://doi.org/10.1016/j.egyr.2019.02.009
Zeng, X., Danquah, M. K., Zhang, S., Zhang, X., Wu, M., Chen, X. D., . . . Lu, Y. (2012). Autotrophic cultivation of Spirulina platensis for CO2 fixation and phycocyanin production. Chemical Engineering Journal, 183, 192-197. doi:https://doi.org/10.1016/j.cej.2011.12.062
Zhang, L., Chen, L., Wang, J., Chen, Y., Gao, X., Zhang, Z., & Liu, T. (2015). Attached cultivation for improving the biomass productivity of Spirulina platensis. Bioresource technology, 181, 136-142. doi:https://doi.org/10.1016/j.biortech.2015.01.025
Zhu, C., Zhai, X., Wang, J., Han, D., Li, Y., Xi, Y., . . . Chi, Z. (2018). Large-scale cultivation of Spirulina in a floating horizontal photobioreactor without aeration or an agitation device. Applied microbiology and biotechnology, 102, 8979-8987. doi:https://doi.org/10.1007/s00253-018-9258-0