Reach Us +44-1477412632
All submissions of the EM system will be redirected to Online Manuscript Submission System. Authors are requested to submit articles directly to Online Manuscript Submission System of respective journal.

The Effects of the Light, Temperature, Nutrient Deficiency and Aeration on the Growth and Astaxanthin Quantity of Haematococcus pluvialis Flotow

Müzeyyen Köksal, Oya Isik, Leyla Uslu*, Yasemin Mutlu

Çukurova Üniversitesi Su Ürünleri Fakültesi, Adana

Corresponding Author:
Leyla USLU
Çukurova Üniversitesi Su Ürünleri Fakültesi
Temel Bilimler Bölümü, Balcali Kampüsü 01330 Adana -TÜRKIYE
Tel: (+90 322) 338 60 84/2065
Fax: (+90 322) 338 64 39
E-mail: [email protected]
 
Visit for more related articles at Journal of FisheriesSciences.com

Abstract

In the study carried out to determine the effects of light intensity, temperature, nitrogen defi-ciency and aeration on the vegetative growth and form of the cysts of the green alga Haemato-coccus pluvialis in the laboratory conditions, vegetative growth of the cultures were found similar at the light intensities of 27 and 48 μmol photon m-2s-1 and % 2-10 inoculation amounts. H. pluvialis cultures were exposed to the 177 and 379 μmol photon m-2s-1 light inten-sities and N-deficient condition to form cyst and accumulate astaxanthin. While 27 and 48 μmol photon m-2s-1 light intensities caused the accumulation of astaxanthin at the low cell con-centrations, 177 μmol photon m-2s-1 irradiance was insufficient to turn red the cells in the nitro-gen-deficient medium and high cell densities. The highest astaxanthin content of % 3.605 was obtained from the cultures aerated, at the irradiance of 379 μmol photonm-2s-1 and 24°C. In the study, it was observed that 35°C temperature and 177 μmol photon m-2s-1 irradiance caused the death of the cells.

Keywords

Haematococcus pluvialis, Light, Temperature, Nitrogen deficiency, Astaxanthin

Giriş

Sucul organizmaların ülkemizde besin olarak tüketilmesi bilinci giderek artmaktadır. Hücre içinde biriktirdikleri protein, karbonhidrat, yağ asitleri, vitamin, mineral pigmentler ve daha pek çok önemli ürün nedeniyle, insanlar tarafından başlıca, besin desteği olarak kullanılmaktadır. Besin olarak kullanımı ile birlikte mikroalglerden elde edilen metabolitler mikrobiyal teknolojinin birincil çalışma alanını oluşturmaktadır. Bu me-tabolitler, farmasötik ve nutrasötik olarak sağlıklı ürünler ve kozmetik alanında pazar bulmaktadır.

Karotenoid pigmentlerinden olan beta-karoten ve astaksantinin kullanım amaçları benzer olsa da astaksantin daha üstün özelliklere sahiptir. Astak-santinin kullanım alanlarını akuakültür çalışmala-rında başta salmon ve alabalık olmak üzere çi-pura, mercan, karides ve kerevit gibi ekonomik değere sahip türlerin ve akvaryum balıklarının renklendirilmesinde, kümes hayvanları endüstri-sinde yumurta sarılarının renklendirilmesinde, antioksidan etkisi sebebiyle insan sağlığında kullanımı (Gökpınar ve ark., 2006) şeklinde sı-ralamak mümkündür.

Haematococcus pluvialis (Chlorophyceae), yüksek ışık, tuzluluk ilavesi, azot ve fosforun or-tamdan çekilmesi gibi stres koşulları altında hücre içinde biriktirdiği astaksantin pigmenti ile mikroalgal biyoteknolojide son zamanlarda çok önemli bir konuma gelmiştir. Son yıllarda tüketi-cilerin bilinçlenmesi ve organik ürünlere olan ta-lebin artması, daha pahalı ama doğal olan Hae-matococcus üretimini desteklemektedir (Trujman ve ark., 1997).

H. pluvialis ekonomik değere sahip olan mik-roalglerden birisidir. Astaksantin, bıldırcın ve ta-vukların yumurta sarılarını renklendirmede ve sucul üretimde salmonidler ve karides yemlerinde besin destekleyicisi olarak kullanılmaktadır. Bu-nun dışında astaksantin insanlar tarafından doğal destek gıda olarak ve kanser hastalarında (Mayne, 1996), deri hastalıklarında ve kalp rahat-sızlığı gibi hastalıklarda kullanılmıştır (Querin ve ark., 2003). Astaksantince zengin mikroalgin kullanıldığı farelerle yapılan denemelerde başarılı olunmuş ve insanlardaki Helicobacter pylori en-feksiyonunda uygulanmak üzere yeni bir tedavi stratejisi olarak önerilmiştir (Wang ve ark., 2003). Son yıllarda H. pluvialis’deki astaksantin pigmentinden insan sağlığında faydalanılması konusuna ilgi artmıştır (Querin ve ark., 2003).

H. pluvialis (Chlorophyceae), yüksek ışık, tuzluluk ilavesi, azot ve fosforun ortamdan çe-kilmesi gibi stres koşulları altında hücre içinde biriktirdiği astaksantin pigmenti ile mikroalgal biyoteknolojide son zamanlarda çok önemli bir konuma gelmiştir (Trujman, 1997). Bu amaç doğrultusunda bu çalışmada vejetatif evrede en uygun büyüme koşullarının belirlenmesi ve farklı sıcaklık, aydınlanma şiddeti ve besin eksikliği (azot eksikliği) faktörlerinin H. pluvialis hücrele-rinde astaksantin birikimine olan etkileri belir-lenmeye çalışılmıştır.

Materyal ve Metot

Çalışmada kullanılacak olan yeşil mikroalg Haematococcus pluvialis 34/12 saf kültürü İn-giltere’den, CCAP (Kültür Koleksiyon Alg ve Protozoa) kültür kolleksiyon merkezinden getir- tilmiştir. Türün adaptasyonu algal biyoteknoloji laboratuarında sağlanmış ve küçük hacimlerde kültüre alınarak daha büyük hacimlere çoğaltıl-mıştır. H. pluvialis tek hücreli, çift kamçılı, hücre büyüklükleri yaklaşık olarak 8-50 μm çapında, armutsu yapıya sahip bir tatlı su algidir. Bir çe-kirdek ve iki eşit uzunlukta kamçıya sahiptir (Boussiba, 1999). H. pluvialis’in 34/12 kültü-ründe, 3N-BBM (Bold Basal Medium with 3- fold Nitrogen) besi ortamı kullanılmıştır. Besin eksikliği çalışmasında besi ortamında bulunan tüm azot kaynakları ortamdan çekilmiştir. Opti-mum koşulları oluşturmak için oda sıcaklığı ik-limlendirme cihazıyla 23±2 °C’ye ayarlanmış ve kültürler 27 μmol photon m-2s-1 ışık şiddetinde sürekli aydınlanmanın sağlandığı laboratuar ko-şullarında tutulmuştur.

H. pluvialis ile vejatatif büyüme ve astaksan-tin birikiminin sağlandığı kistik evre denemeleri 4 aşamada yürütülmüştür.

1. Aşamada aydınlanma şiddeti (27 ve 48 μmol photon m-2s-1 ) ve aşılama miktarının (%2 ve %10) H. pluvialis’in vejatatif gelişimine olan etkisi araştırılmıştır.

2. Aşamada, vejatatif gelişim ve vejatatif evre-nin tamamlanmasının ardından kist oluşu-munu sağlamak amacıyla stres oluşturmak üzere yüksek ışık yoğunluğu (177 μmol photon m-2s-1) ve besin eksikliği (azot eksik-liği) faktörleri denenmiştir.

3. Aşamada vejatatif H. pluvialis hücrelerinin kiste dönüşümü ve astaksantin üretimine azotsuz besi ortamı, yüksek ışık yoğunluğu (379 μmol photon m-2s-1) ve havalandırma-nın etkisi araştırılmıştır.

4. Aşamada ise, vejatatif evrede büyüme verimliliği belirlenmiş kültürlerde yüksek sıcaklık (35 ºC) ve yüksek ışık yoğunluğu-nun (379 μmol photon m-2s-1) kist oluşumu üzerine etkisi araştırılmıştır.

Denemeler süresince astaksantin (Boussiba ve ark., 1992), klorofil a (Parsons ve Strickland, 1963) ve biyomas miktarı (Vonshak, 1997) ile optik yoğunluk (OD 680nm; Kang ve ark., 2005) değerleri belirlenmiştir. Denemede uygulanan muamelelerden elde edilen verilerin değerlendi-rilmesinde tek yönlü varyans analizi (ONE-WAY ANOVA) ve bu analizin sonucuna bağlı olarak farklılık oluşması durumunda farklılığı saptamak amacıyla Duncan çoklu karşılaştırma testi SPSSX 14.0 paket programı kullanılarak yapılmıştır (Zar, 1999).

Bulgular ve Tartışma

H. pluvialis Flotow’da büyüme ve astaksantin miktarına olan etkisini belirlemek amacıyla dört farklı deneme uygulanmıştır.

Deneme (1)

Bu denemede iki farklı ışık yoğunluğu (27 ve 48 μmol photon m-2s-1) ve iki farklı aşılama mik-tarının (% 2- 10) vejetatif büyümeye olan etkisi araştırılmıştır. % 2 aşılamanın yapıldığı dene-mede 27 ve 48 μmol photon m-2s-1 ışık şiddetle-rinde başlangıç optik yoğunluk değerleri 0.05±0.02 ve 0.05±0.02 olarak bulunurken, de-nemenin sonunda 0.11±0.02 ve 0.10±0.02 olarak bulunmuştur. Aşılama düzeyinin % 2 olduğu kültürlerde 27 ve 48 μmol photon m-2s-1 ışık yo-ğunluklarının büyümeye olan etkisini belirlemek üzere en yüksek optik yoğunluk değerleri karşı-laştırıldığında, aralarındaki fark önemsiz bulun-muştur (p>0.05).

%10 aşılamanın yapıldığı denemede 27 ve 48 μmol photon m-2s-1 ışık şiddetlerinde başlangıç optik yoğunluk değerleri 0.10±0.01 ve 0.09±0.01 olarak bulunurken denemenin sonunda 0.13±0.01 ve 0.12±0.01 olarak bulunmuştur. Aşılama düze-yinin % 10 olduğu kültürlerde 27 ve 48 μmol photon m-2s-1 ışık yoğunluklarının büyümeye olan etkisini belirlemek üzere en yüksek optik yo-ğunluk değerleri karşılaştırıldığında aralarındaki fark önemsiz bulunmuştur (p>0.05). Denemenin 11. gününde yeşil renkli kültürlerde kistleşmenin başladığı, vejetatif safhanın sonlandığı ve turuncu rengin oluştuğu gözlenmiştir. Yürütülen bu de-neme koşullarında, 11 gün süren vejetatif büyü-meden sonra 27 μmol photon m-2s-1 ve 48 μmol photon m-2s-1 aydınlanma ile kist oluşumunun sağlandığı belirlenmiştir.

Deneme (2)

İkinci denemede yüksek aşılama yoğunluğu (% 25) ve 0.25 optik yoğunluk ile kültüre baş-lanmış ve vejetatif safhada yüksek yeşil hücre yoğunluğu elde edilmiştir. Biyomas miktarı ilk gün 0.07 gL-1iken denemenin sonunda bu değer 0.21 gL-1olarak belirlenmiştir. Vejetatif evre bo-yunca klorofil a değerlerinde artışlar gözlenmiş; 826.5’den 2425.6 μgL-1’ye yükselmiştir. Vejetatif evrenin tamamlanmasının ardından kültürlerde yüksek ışık şiddeti (177 μmol m-2s-1) ve besin ek-sikliği faktörleri uygulanarak stres oluşturul-muştur. Bu aşamada klorofil a değerlerinde azalmalar belirlenirken astaksantin miktarında ise artışlar belirlenmiştir. Yüksek ışık şiddeti ve azot yokluğunda % 1.481 astaksantin bulunmuştur. Vejetatif evre sonunda hücre yoğunluğunun fazla olması ve uygulanan ışık şiddetinin (177 μmol photon m-2s-1) astaksantin üretimi için yetersiz olmasından dolayı hücreler kistleşme evresini uzun sürede (19 gün) tamamlamıştır. Aynı za-manda bu denemede kültürlerde havalandırma uygulanmaması nedeniyle ortamda hücre dağı-lımı homojen olmamış ve buna bağlı olarak da hücrelerde kist oluşumu ve astaksantin birikimi zayıf olmuştur.

%25 aşılama ve 27 μmol photon m-2s-1 ışık yoğunluğunda vejetatif evrede belirlenen optik yoğunluk, biyomas ve klorofil a değerleri Tablo 1’de ve 177 μmol photon m-2s-1 ışık yoğunlu-ğunda kistik evrede belirlenen klorofil a ve astak-santin değerleri Tablo 2’de verilmiştir.

fisheriessciences-Optical-density

Tablo 1. %25 aşılama ve 27 μmol photon m-2s-1 ışık yoğunluğunda vejetatif evrede belirlenen optik yoğunluk, biyomas ve klorofil a değerleri
Optical density, biomass and chlorophyll a values determined in the vegetative stage under the conditions of 25% of inoculation and 27 μmol photon m-2s-1 light intensity

fisheriessciences-nitrogen-deficiency

Tablo 2. 177 μmol photon m-2s-1 ışık yoğunluğu ve azot eksikliğinde kistik evrede belirlenen klorofil a ve astaksantin değerleri
Table 2. Astaxanthin and chlorophyll a values determined in the cystic stage under the conditions of 177 μmol photon m-2s-1 and nitrogen deficiency

Deneme (3)

Bu aşamada azotsuz besi ortamı, yüksek ışık yoğunluğu (379 μmol photon m-2s-1) ile havalan-dırmanın ve havalandırma uygulanmayan vejeta-tif yeşil hücrelerin kiste dönüşümleri üzerine et-kileri araştırılmıştır. Deneme sonunda her 2 gruptaki en yüksek astaksantin miktarı havalan-dırma uygulanan grupta 379 μmol photon m-2s-1 ışık altında % 3.605 bulunurken, ilk gün belirle-nen astaksantin miktarı ise % 0.350 olarak bu-lunmuştur. Havalandırma uygulanmayan grupta ise 379 μmol photon m-2s-1 ışık altında en yüksek astaksantin miktarı % 1.515 bulunurken; ilk gün belirlenen astaksantin miktarı ise % 0.285 olarak bulunmuştur. Yürütülen bu denemede 379 μmol photon m-2s-1 ışık yoğunluğunda havalandırma uygulanan ve havalandırma uygulanmayan kül-türlerde astaksantin miktarları arasındaki fark önemli bulunmuştur (p<0.05).

379 μmol photonm-2s-1 ışık yoğunluğunun ve havalandırmanın etkisinin biyomas, klorofil a ve astaksantin değerleri üzerine etkisi Tablo 3’de verilmiştir.

fisheriessciences-astaxanthin-values

Tablo 3. 379 μmol photon m-2s-1 ışık yoğunluğunun ve havalandırmanın biyomas, klorofil a ve astaksantin değerlerine etkisi
Table 3. The effects of 379 μmol photon m-2s-1 light intensity and aeration on the biomass, chlorophyll a and astaxanthin values

Denemenin kistik evresinde 379 μmol photon m-2s-1 ışık yoğunluğu altında havalandırma uy-gulanan balonlardaki kültürlerden elde edilen as-taksantin miktarı, havalandırma uygulanmayan balonlardaki kültürlerden yaklaşık 2.5 kat daha fazla bulunmuştur. Bu denemeden, kistik evrede havalandırma uygulayarak kültürde homojen ka-rışım sağlamanın, ışık geçirgenliğini arttırarak daha kısa zamanda hücrelerde stres yarattığı ve daha fazla astaksantin miktarı elde edilebileceği belirlenmiştir.

Deneme (4)

H. pluvialis mikroalginin vejetatif evredeki gelişiminde 27 μmol photon m-2s-1 ışık şiddeti uygulanmış ve kistik safhada yüksek sıcaklık (35°C) ile yüksek ışığın (177 μmol photon m-2s-1) etkisi araştırılmıştır. Astaksantin miktarını artır-mak için oluşturulan stres koşulları altında, kistik safhanın ikinci gününde yüksek sıcaklıktan (35°C) dolayı yeşil hücre kültürlerinin kırmızı kistik hücrelere dönüşemeden beyazlaşarak öl-düğü gözlemlenmiştir. Yeşil alg H. pluvialis’i kistleştirmek için, uygulanan yüksek sıcaklık de-ğeri 35°C’nin uygun olmadığı belirlenmiştir.

Yeşil alglerden H. pluvialis (Chlorophyceae), uygun olmayan ortam koşullarında (yüksek ışık şiddeti, sıcaklık ve pH değerlerindeki dalgalan-malar, ortamda besin miktarının azalması vb.) biriktirdiği sekonder karotenoid astaksantin ne-deniyle biyoteknolojik olarak öneme sahip bir türdür (Boussiba, 2000; Masojidek ve ark., 2000).Astaksantin pigmenti elde etmek için H. pluvialis kültürünün iki aşamalı bir üretim peri-yodu geçirmesi gerekmektedir. İlk aşama, vejeta-tif, kamçılı, yeşil hücrelerin çoğalmasını sağlaya-cak, optimum büyüme koşullarında büyümenin gerçekleştirildiği evredir. İkinci aşama, kültürde logaritmik evrenin tamamlandığı ve en yüksek biyomasın elde edildiği zamanda oluşturulan stres koşullarıyla hücrelerin astaksantin biriktire-rek kist oluşumunun sağlandığı evredir. Bu tez çalışmasında her iki aşamanın da gerçekleştiril-diği dört farklı deneme yürütülmüştür. Vejetatif evrede en uygun büyüme koşullarının belirlen-mesi yanında farklı sıcaklık, aydınlanma şiddeti ve besin eksikliği (azot eksikliği) faktörlerinin H. pluvialis hücrelerinde astaksantin birikimine olan etkileri belirlenmeye çalışılmıştır.

Yürütülen birinci denemede laboratuar koşul-larında sabit sıcaklıkta, 27 ve 48 μmol photon m-2s-1 aydınlanma şiddeti ve % 2-10 aşılama yo-ğunluklarının vejetatif büyümeye önemli etkisi olmadığı belirlenmiş ve büyüme değerleri benzer bulunmuştur. Denemenin 11. günü vejetatif evre sonlanmış ve yeşil renkli kültürlerin kistleşmeye başlayarak turuncu renge dönüştüğü gözlemlen-miştir. Onbir gün süren vejetatif evrede muhte-melen başlangıç hücre yoğunluğunun düşük ol-ması sebebiyle kültürlerde logaritmik evredeki büyüme yetersiz kalmış ve mevcut ışık şiddetleri stres oluşturarak kist oluşumuna neden olmuştur. Aşı miktarındaki azlık sebebiyle ışık geçirgenliği yüksek olan kültürlerde istenen biyomas artışısağlanamadığından hücreler kiste dönüşmüştür. Aydınlanma şiddetinin etkileri ile ilgili pek çok araştırma yapılmış ve 200 ile 800 μmol photon m-2s-1 değerleri arasında çalışılmıştır (Cifuentes ve ark., 2003; Kang ve ark., 2007; Ceron ve ark., 2006). Bu çalışmadaki aydınlanma değerleri kist oluşumu için yetersiz görülmekle birlikte; hücre yoğunluğunun düşük olması hücrelerin kist oluşturmasına neden olmuştur.

İkinci denemede yüksek aşılama yoğunluğu (% 25) ve 0.25 optik yoğunluk ile kültüre baş-lanmış ve vejetatif safhada yüksek yeşil hücre yoğunluğu (OD=0.44±0.04) elde edilmiştir. Bu denemede 177 μmol photon m-2s-1 aydınlık şid-deti ve azot yokluğunda % 1.481 astaksantin bu-lunmuştur. Vejetatif evre sonunda hücre yoğun-luğunun fazla olması ve uygulanan ışık şiddetinin (177 μmol photon m-2s-1) astaksantin üretimi için yetersiz olmasından dolayı hücreler kistleşme ev-resini uzun sürede tamamlamıştır. Aynı zamanda bu denemede kültürlerde havalandırma uygulan-maması nedeniyle ortamda hücre dağılımı ho-mojen olmamış ve buna bağlı olarak da hücre-lerde kist oluşumu ve astaksantin birikimi zayıf olmuştur. Yürütülen bir çalışmada H. pluvialis’in vejetatif kültürlerinde optimum ışık şiddeti aralığı ve büyüme performansının saptanması için 50, 100, 200, 400 ve 600 μmol photon m-2s-1’lik 5 farklı ışık şiddeti uygulanmıştır. Deneme grupla-rında biyomas ve toplam karoten miktarları artan ışık şiddetleri ile doğru orantılı olarak artarken, toplam klorofil a miktarı 200 μmol photon m-2s-1’lik aydınlatmaya kadar artmıştır ve daha yüksek aydınlatma şiddetlerinde herhangi bir değişim görülmemiştir. Sonuç olarak 200 μmol photon m-2s-1’lik ışık şiddeti üzerindeki aydınlatmalarda astaksantin birikiminin tetiklendiği görülmüştür. Beş farklı ışık şiddetinin uygulandığı denemede hücrelerin vejetatif evrede kültüre edilebilmesi için optimum ışık şiddeti aralığı 50-200 μmol photon m-2s-1 olarak bulunmuş ve en iyi büyüme 200 μmol photonfoton m-2s-1’lik ışık şiddetinde gerçekleşmiştir (Göksan ve Gökpınar 2005). Bu çalışmada yüksek aşı miktarı ve 48 μmol pho-tonm-2s-1 ışık şiddetinde bir önceki denemeye göre daha iyi bir büyüme gerçekleşmiş ancak 177 μmol photon m-2s-1 ışık şiddetinin kist oluşumu için yeterli olmadığı görülmüştür. Bu aşamada ışık düzeyinin yetersizliği yanında kültürde ha-valandırma yapılmadığından hücrelerin homojen olarak dağılmaması ve ışığın yeterli nüfuz ede-memesi nedeniyle kist oluşumunun uzun sürdüğü değerlendirmesi yapılmıştır.

Yürütülen diğer denemede vejetatif evredeki kültürlerin gelişimine bakılmaksızın kiste dönü-şüm koşulları araştırılmıştır. Bu aşamada vejetatif evrenin tamamlandığı kültürlerde kist oluşumunu sağlamak amacıyla azotsuz besi ortamı, yüksek ışık yoğunluğu (379 μmol photon m-2s-1) ve ha-valandırmanın etkisi araştırılmıştır. Sonuç olarak daha yüksek ışık (379 μmol photon m-2s-1) ve kültürlerde havalandırmanın astaksantin biriki-mine teşvik ettiği belirlenmiştir (% 3.605).

Havalandırmanın kültürlerde astaksantin biri-kimine olan etkisini belirlemek üzere yürütülen üçüncü denemede, azot eksikliği, 379 μmol pho-ton m-2s-1 ışık şiddeti ve havalandırma uygulan-mayan kültürlerde astaksantin % 0.891 bulunur-ken, havalandırma uygulanan kültürlerde ise % 2.190 olarak saptanmıştır. En yüksek astaksantin miktarı havalandırma uygulanan kültürlerde or-talama % 3.605 olarak bulunmuştur. Yüksek ışık yoğunluğu ve havalandırmanın astaksantin biri-kimine olumlu etkisi olduğu belirlenmiştir. Aynı zamanda ışık yoğunluğunun kist oluşumuna etki-sinin kültür yoğunluğu ile yakın ilişkili olduğu saptanmıştır. Yapılan bir çalışmayla karşılaştırıl-dığında Haematococcus yeşil hücreleri BG-11 ortamında 100 μmol photon m-2s-1 ışık uygulama-sında astaksantin birikimine teşvik edilememiştir. Fosfat veya azot eksikliğinde 200 μmol photon m-2s-1 ışık şiddeti ile strese maruz bırakıldığında kuru ağırlığında % 4’ün üzerinde astaksantin bi-riktirmiştir. Astaksantin birikimi azot azlığı al-tında daha hızlı gerçekleştiği bildirilmiştir (Bous-siba ve ark., 1999).

Yapılan bir çalışmada H. pluvialis büyüme ve astaksantin üretiminde ışık yoğunluğu, havalan-dırma ve besleyici elementler gibi çevresel fak-törlerin etkisi araştırılmıştır. H. pluvialis’in en iyi büyümesi BBM kültür ortamında, 28 °C’de, sü-rekli beyaz floresan ışık (177 μmol photon m-2s-1) aydınlatması altında ve sürekli havalandırma ile (1.5 v.v.m) 3.5×105 hücre ml-1 bulunmuştur. En yüksek astaksantin üretimi ise BAR kültür orta-mında sürekli aydınlatma (345 μmol photon m-2s-1), sodyum asetat ilavesi ve havalandırma ile 98 mg g-1 biyomas elde edilmiştir (Dominguez ve ark, 2003).

Aflalo ve ark. (2007) stres koşulları altında değerli kırmızı karotenoid üreten H. pluvialis’in ticari üretimi için iki aşama olduğunu belirtmiş-lerdir. İlk bölümünde biyomasın üretimi (yeşil evre) ve ikinci bölümünde pigment (sürekli stres, kırmızı evre) oluşumudur. Laboratuvar koşulla-rında daha zengin astaksantin üretimi (kuru bi- yomasın % 4’ü) ile 11.5 mgL-1 gün-1 astaksantin üretimi elde edilmiştir.

Bu çalışmada 177 μmol photon m-2s-1 aydın-lanma şiddeti ve azot eksikliği uygulanan kültür-lerde kistik evrenin başlangıcında ölçülen astak-santin miktarı düşük bulunurken klorofil a de-ğerleri yüksek bulunmuştur. Denemenin sonunda ise strese giren kültürlerde astaksantin miktarı artarken klorofil a değerlerinde büyük bir düşüş gözlemlenmiştir. Kistik evrede kültürlerde oluşan stres sonucunda astaksantin pigmentinin artışı ile beraber klorofil a değerlerinin düştüğü belirlen-miştir. Yürütülen bir çalışmada güneş ışığı al-tında azot bakımından sınırlı kültürlerde astak-santin birikiminin teşviki ile birlikte klorofil mo-lekülerinin yıkıma uğradığı rapor edilmiştir (Bo-ussiba, 2000).

H. pluvialis mikroalginin vejetatif evredeki gelişiminde 27 μmol photon m-2s-1 ışık şiddeti uygulanmış ve kistik safhada yüksek sıcaklık (35°C) ile yüksek ışığın (177 μmol photon m-2s-1) etkisi araştırılmıştır. Astaksantin miktarını artır-mak için oluşturulan stres koşulları altında, kistik safhanın ikinci gününde yüksek sıcaklıktan (35°C) dolayı yeşil hücre kültürlerinin kırmızı kistik hücrelere dönüşemeden beyazlaşarak öldüğü gözlemlenmiştir. Yeşil alg H. pluvialis’i kistleştirmek için, uygulanan yüksek sıcaklık değeri 35°C’nin uygun olmadığı belirlenmiştir.

Sonuç

Ticari öneme sahip kırmızı pigment astaksan-tin içeriği ile bilinen H. pluvialis kültürlerinde stres faktörlerinden yüksek ışık, yüksek sıcaklık ve besin eksikliği değerlerinin büyüme ve astak-santin miktarına olan etkisini belirlemek ama-cıyla gerçekleştirilen bu çalışmada, çevre koşul-larından yüksek ışık şiddeti, azot eksikliği ve ha-valandırmanın H. pluvialis türündeki astaksantin pigmenti miktarına etkisi olduğu sonucuna varıl-mıştır.

References

Aflalo, C., Meshulam, Y., Zarka, A., Boussiba, S., (2007). On the Relative Efficiency of Two vs. One Stage Production of Astaxan-thin by the Green Alga Haematococcusplu-vialis, Biotechnology Bioengineering, 98: 300-305. doi: 10.1002/bit.21391

Boussiba, S.L., Fan, Vonshak, A., (1992). En-hancement and Determination Astaxanthin Accumulation in Green Alga Haematococ-cuspluvialis, Methods in Enzymology, 213: 386-391. doi: 10.1016/0076-6879(92)13140-S

Boussiba, S., Wang, B., Yuan, J.P., Zarka, A., Chen, F., (1999). Changes in Pigments Pro-file in the Green Alga Haematococcuspluvialis Exposed to Environmental Stresses, Biotechnology Letters, 21: 601-604. doi: 10.1023/A:1005507514694

Boussiba, S., (2000). Carotenogenesis in the Gren Alga Haematococcuspluvialis: Cellu-lar Physiology and Stress Response, PhysiologiaPlantorum, 108(2): 111-117. doi: 10.1034/j.1399-3054.2000.108002111.x

Ceron, M.C., Garcia-Malea, M.C., Rivas, J., Acien, F.G., Fernandez, J.M., Del Rio, E., Guerrero, M.G., Molina, E., (2006). Anti-oxidant Activitiy of Haematococcuspluvi-alisCells Grown in Culture as a Fuction of Their Carotenoid and Fatty Acid Content, Applied Microbiology and Biotechnology, 74(5): 1112-1119. doi: 10.1007/s00253-006-0743-5

Cifuentes, A.S., González, M.A., Vargas, S., Hoeneisen, M., González, N., (2003). Opti-mization of Biomass, Total Carete-noids and Astaxanthin Production in Haem-atococcuspluvialisFlotow Strain Steptoe (Nevada, USA) Under Laboratory, Bio-logical Research, 36(3-4): 343,357. DOI: doi: 10.4067/S0716-97602003000300006

Dominguez-Bocanegra, A.R., Guerrero Lagar-reta, I., Martinez Jeronimo, F. and TomasiniCompocosio, F. (2004). Influence of Environmental and Nutritional Factors in the Production of Astaxanthin from Haemato-coccuspluvialis, Bioresource Technology, 92: 209–214. doi: 10.1016/j.biortech.2003.04.001

Gökpinar, S., Koray, T., Akçiçek, E., Göksan, T., Durmaz, Y., (2006). Algal antioksidanlar, EgeÜniversitesi Su ÜrünleriDergisi, 23(1-1): 85-89.

Göksan, T., Gökpinar, S., (2005). Haematococ-cuspluvialisFlotow (Chlorophyceae)’un FarkliIsikSiddetlerindeVejetatifBüyümeÖzellikleri, EgeÜniversitesi Su ÜrünleriDergisi, 22(1-2): 21-24.

Kang, C.D., Lee, J.S., Park, T.H., Sim, S.J., (2005). Comparison of Heterotrophic and Photoautotrophic Induction on Astaxanthin Production by Haematococcuspluvialis, Applied Microbiology and Biotechnology, 68: 237–241. doi: 10.1007/s00253-005-1889-2

Kang, C.D., Lee, J.S., Park, T.H., Sim, S.J., (2007). Complementary Limitting Factors of Astaxanthin Synthesis During Photo-autotrophic Induction of Haematococcuspluvialis: C/N and Light Intensity, Applied Microbiology and Biotechnology, 74(5): 987-994. doi: 10.1007/s00253-006-0759-x

Masojidek, J., Torzillo, G., Kopecky, J., Ko-blizek, M., Nidiaci, L., Komenda, J., Lukavska, A., Sacchi, A., (2000). Changes in chlorophyll fluorescence quenching and pigment composition in the green alga Chlorococcumsp. grown under nitrogen de-ficiency and salinity stress, Journal Applied Phycology, 12: 417–426. doi: 10.1023/A:1008165900780

Mayne, S.T., (1996). ß- Carotene, Catotenoids and Disease Preventation in Humans, Faseb Journal, 10: 690- 701.

Parsons, T.R., Strickland, J.D.H., (1963). Discus-sion of Spectrophotometric Determination of Marine Plant Pigments, with Revised Equations for Ascertaining Chlorophylls and Carotenoids. Journal of Marine Research, 21(3): 115-163.

Querin, M., Huntley, M.E., Olaizola, M., (2003). Haematococcusastaxantin: Applications for Human Health and Nutrition, Trends Biotechnology, 21: 210-216. doi: 10.1016/S0167-7799(03)00078-7

Trujman, S.A., Wamer, W.G., RongRong Wei, Albert, R.H., (1997). Rapid Liquid Chro-matographicMetod to Distunguish Wild Salmon from Aquacultured Salmon Fed Synthetic Astaxanthin, Journal of AOAC International, 80(3): 622-632.

Wang, B., Zarka, A., Tbrest, A., Boussiba S., (2003). Astaxanthin Accumulation in Haematococcuspluvialis(Cholorophyceae) as an Active Photoprotective Process Under High Irradiance, Journal of Phycology, 39: 1116-1124.

doi:10.1111/j.0022-3646.2003.03-043.x

Vonshak, A., (1997). Morpohology, Ultrastruc-ture and Taxonomy of Arthrospira (Spir-ulina): The Basic Concept, In: L. Tomoselli (Ed), Spirulinaplatensis (Arthrospira) Physiology, Cell Biology and Biotechnology, Taylor&Francis Ltd., 1-15. Great Britain.

Zar, J.H.,(1999). Biostatistical Analysis. Upper Saddle River. Prentice Hall, New Jersey. 4th Edition. Cap 12, 231-272.
Select your language of interest to view the total content in your interested language

Viewing options

Post your comment

Share This Article

Flyer image
journal indexing image
 

Post your comment

captcha   Reload  Can't read the image? click here to refresh