Μελέτη της επίδρασης της θερμοκρασίας και της φωτοπεριόδου στην ανάπτυξη και την παραγωγή φυκοκυανίνης από το κυανοβακτήριο Chlorogloeopsis fritschii
Loading...
Date
2026-02-25
Authors
Κεφάλα, Μαρία
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Τα τελευταία χρόνια, η αξιοποίηση μικροφυκών και κυανοβακτηρίων έχει κερδίσει διεθνές επιστημονικό ενδιαφέρον, καθώς τα προϊόντα τους παρουσιάζουν υψηλή βιοτεχνολογική αξία, με εφαρμογές στη φαρμακευτική, τη διατροφή και τη βιομηχανία, ενώ παράλληλα η παραγωγή τουςαποτελεί μια φιλική προς το περιβάλλον και βιώσιμη διαδικασία.
Η παρούσα εργασία είχε ως στόχο τη βελτιστοποίηση της ανάπτυξης και της παραγωγής της χρωστικής φυκοκυανίνης από το κυανοβακτήριο Chlorogloeopsis fritschii. Για το σκοπό αυτό, το κυανοβακτήριο αναπτύχθηκε αυτότροφα σε διαφορετικές θερμοκρασίες και συχνότητες φωτισμού. Συγκεκριμένα, μελετήθηκε η ανάπτυξή του σε τρεις θερμοκρασίες, 35°C, 40°C και 45°C, και σε δύο καθεστώτα φωτισμού, 16 ώρες φωτός και 8 ώρες σκότους ημερησίως και 24 ώρες φωτός ημερησίως, μεσταθερή ένταση φωτός 100 ± 10 μmol φωτονίων m⁻² s⁻¹. Τα πειραματικά δεδομένα έδειξαν ότι τοφωτοσυνθετικό κυανοβακτήριο παρουσιάζει θερμόφιλη φύση. Σε γενικές γραμμές, οι βέλτιστες τιμές των μετρούμενων παραμέτρων παρατηρήθηκαν στη μέγιστη θερμοκρασία των 45°C και σε συνεχές φωτισμό.Συγκεκριμένα, υψηλότερες συγκεντρώσεις βιομάζας παρατηρήθηκαν υπό συνεχές φωτισμό σε
όλες τις θερμοκρασίες, με την ταχύτερη ανάπτυξη να παρατηρείται στους 45°C φτάνοντας τα 1.4 gL⁻¹ ήδη από την 6η ημέρα της καλλιέργειας. Όσον αφορά τα θρεπτικά συστατικά, η μέγιστη κατανάλωση αζώτου παρατηρήθηκε υπό συνεχή φωτισμό στους 45°C, με μέγιστη μείωση 49%, ενώ η μέγιστη κατανάλωση φωσφόρου καταγράφηκε στους 40°C, με μείωση έως 74%. Σε καμία καλλιέργειαδεν παρατηρήθηκε πλήρη απομάκρυνση των θρεπτικών συστατικών, υποδηλώντας πως ο μικροοργανισμός εισήλθε στη στάσιμη φάση λόγω της περιορισμένης διαθεσιμότητας φωτός, όπως επιβεβαιώθηκε και από τις υψηλές τιμές της οπτικής πυκνότητας.
Κατά την ανάπτυξη του μικροοργανισμού παρήχθησαν χρωστικές ουσίες, με κυρίαρχη τη φυκοκυανίνη. Η αύξηση της θερμοκρασίας οδήγησε γενικά σε αυξημένη παραγωγή χρωστικών. Η φυκοκυανίνη έφτασε μέγιστη συγκέντρωση 130.2 mg L⁻¹ στους 45°C και σε συνεχές φως. Σε όλες τις συνθήκες, η μέγιστη συγκέντρωση της φυκοκυανίνης ακολουθήθηκε από απότομη μείωση, γεγονός πουυποδεικνύει τη σημασία του χρονισμού της συγκομιδής της βιομάζας με βάση το επιθυμητό προϊόν.
Η φωτοπερίοδος ευνόησε την παραγωγή χλωροφύλλης α, με μέγιστη συγκέντρωση 24.1 mg L⁻¹στους 45°C, ενώ τα καροτενοειδή έφτασαν τα 4.5 mg L⁻¹ στους 45°C.Η βιοχημική σύσταση της παραγόμενης βιομάζας χαρακτηρίστηκε από σημαντική συσσώρευσηπρωτεϊνών (έως 55%) και υδατανθράκων (έως 43%). Σε μικρότερη περιεκτικότητα ανιχνεύθηκαν λιπαρά οξέα και βιοπλαστικά, με ελάχιστες διαφοροποιήσεις μεταξύ των καθεστώτων φωτισμού. Κύρια λιπαρά οξέα αναδείχθηκαν τα κορεσμένα παλμιτικό οξύ (C16:0) με ποσοστό 41% και στεατικόοξύ (C18:0) με 28% στους 45°C και σε συνεχές φως, χωρίς σημαντικές διαφοροποιήσεις μεταξύ θερμοκρασιών και καθεστώτων φωτισμού.
Η δυνατότητα ταυτόχρονης παραγωγής προϊόντων υψηλής προστιθέμενης αξίας καθιστά τηνκαλλιέργεια του κυανοβακτηρίου μια οικονομικά υποσχόμενη και περιβαλλοντικά φιλική εναλλακτική έναντι των συμβατικών μεθόδων.
Description
Keywords
Φυκοκυανίνη, Φωτοπερίοδος, Κυανοβακτήρια, Θερμοκρασία, Αυτότροφη ανάπτυξη