31609

بررسي تجربي اثر منابع كربن و انرژي بر رشد و توليد محصول در سيانوباكتر

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي-بيوتكنولوژي

1400

1403.06.27

دكتر فرشته نعيم‌پور

استاد مشاور تعريف نشده است.

مهندسي شيمي، نفت و گاز

سيانوباكتري‌ها (جلبك‌هاي سبز-آبي) علاوه‌بر داشتن نقش حياتي در تأمين اكسيژن اتمسفر، منبع ارزشمندي براي توليد محصولات زيستي با كاربرد در صنايع مختلف (غذايي، دارويي و ...) هستند و ضروري است تا به صورت دقيق‌تر مورد مطالعه قرار گيرند. در اين تحقيق با هدف بهبود رشد و محتواي سلولي سيانوباكتري (اسپيرولينا پلاتنسيس)، به بررسي رشد و توليد محصول تحت شرايط هتروتروفيك، هتروتروفيك با نور كم و ميكسوتروفيك (با منبع كربن آلي) علاوه‌بر حالت فتوتروفيك پرداخته شد. ابتدا حالت فتوتروفيك در نور سفيد (لامپ فلورسنت با شدت حدود 35 ميكرومول فوتون بر مترمربع در ثانيه) بررسي و غلظت زيست‌توده بعد از گذشت 10روز برابر با 1/3 گرم بر ليتر بدست آمد. رشد هتروتروفيك با گلوكز و استات امكان‌پذير نبود، ولي حالت هتروتروفيك با نور كم موجب افزايش اندك رشد گرديد. بررسي اثر غلظت گلوكز و استات در حالت ميكسوتروفيك نشان داد كه گلوكز با غلظت بهينه 2 گرم بر ليتر منجر به افزايش 1/73 برابري رشد نسبت به حالت فتوتروفيك مي‌گردد. جهت يافتن شرايط مناسب نوردهي، اثر شدت (50 ،150 و 300 ميكرومول فوتون بر مترمربع در ثانيه) و طيف نور (سفيد و قرمز) و نيز روش‌هاي نوردهي (تك و دو مرحله‌اي) با استفاده از لامپ‌هاي ال اي دي تحت شرايط فتوتروفيك و ميكسوتروفيك مطالعه گرديد. شدت نور بهينه در شرايط فتوتروفيك و ميكسوتروفيك متفاوت و به ترتيب برابر 150 و 300 ميكرومول فوتون بر مترمربع در ثانيه بدست آمد. بررسي اثر طيف نور نشان داد كه نور قرمز در مقابل نور سفيد در شرايط فتوتروفيك با مقادير زيست‌توده 6/7 گرم بر ليتر و كلروفيل-آ، كارتنوئيد و فيكوسيانين به ترتيب برابر 6/86، 3/44 و 65/54 ميلي‌گرم بر ليتر بهتر عمل مي‌كند. همچنين در شرايط ميكسوتروفيك استفاده از نور قرمز موجب افزايش مقدار زيست‌توده به 8/8 گرم بر ليتر و مقادير كلروفيل-آ، كارتنوئيد و فيكوسيانين به ترتيب به 8/04، 4/51 و 23/24 ميلي‌گرم بر ليتر نسبت به نور سفيد شده است. بررسي نوردهي قرمز به صورت تك (قرمز) و دو مرحله‌اي (قرمز و آبي) نشان داد كه رشد در حالت فتوتروفيك (6/7 گرم بر ليتر) و ميكسوتروفيك (8/8 گرم بر ليتر) در حالت تك مرحله‌اي و توليد محصولات ذخيره شونده در حالت دو مرحله‌اي (به ترتيب برابر 175/53و 280/121 ميلي‌گرم بر ليتر) بهبود پيدا مي‌كند. نتايج اين تحقيق نشان داد كه با انتخاب صحيح منبع كربني، شدت و طيف نور و نيز روش‌هاي نوردهي مناسب ميتوان راندمان توليد سيانوباكتري‌ها و محصولات آن‌ها را بهبود بخشيد.

1403/09/03

An experimental study of the effect of carbon and energy sources on the growth and product formation of cyanobacteria

9/17/2025 12:00:00 AM

Cyanobacteria (blue-green algae), playing a vital role in supplying atmospheric oxygen, are potential producers of biological products required in various industries (food, pharmaceuticals, etc.) and hence it is important to study their metabolism. In this study, therefore, heterotrophic, light-activated heterotrophic, mixotrophic (with organic C-source) and photoautotrophic growth of Spirulina platensis were investigated aiming at improving growth and product yields. Examination of photoautotrophic state under white light (fluorescent lamp at ~35 µmol/m²s) led to 1.3 g/L of biomass after 10 days. No growth was observed under heterotrophic growth with glucose/acetate, while light-activated heterotrophic state showed a slight growth. The effect of glucose and acetate levels in mixotrophic state showed that glucose at an optimal concentration of 2 g/L resulted in 1.73-fold increase in growth compared to the photoautotrophic state. Effect of light intensities (50, 150, and 300 µmol/m²s) and light wavelengths (white and red) using LED lamps were studied under photoautotrophic and mixotrophic conditions. The optimal intensity for photoautotrophic and mixotrophic conditions were 150 and 300 µmol/m²s, respectively. Red as compared to white light under photoautotrophic conditions resulted in higher levels of biomass (6.7 g/L) as well as higher levels (in mg/L) of chlorophyll-a (6.68), carotenoid (3.44), and phycocyanin (65.54). Additionally, red light compared to white under mixotrophic condition enhanced chlorophyll-a, carotenoid and phycocyanin levels to 8.04 and 4.51 and 23.24 mg/L, respectively. The maximum biomass level achieved in this study (8.8 g/L) also belonged to this case. The two stage cultivation under firstly red and then blue light under photoautotrophic and mixotrophic states stimulated production of storage materials with levels of 175.53 and 280.121 mg/L, respectively. Results of this study indicated that by appropriately selecting the C-source, light intensity and wavelength as well as suitable lighting strategies, the productivity of cyanobacteria and their products could be enhanced.

سيانوباكتري , گلوكز , فتوتروفيك , هتروتروفيك , ميكسوتروفيك , شدت نور , طيف نور , نوردهي تك و دو مرحله‌اي

cyanobacteria , glucose , photoautotrophic , heterotrophic , mixotrophic , light intensity , light wavelength , single and two-stage illumination

Mohaddese Pourebrahim

Dr. Fereshteh Naeimpoor