Scenedesmus intermedius ve Scenedesmus planctonicus alg türlerinde azota bağlı lipit içeriğindeki değişimlerin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, Scenedesmus intermedius ve Scenedesmus planctonicus alg türlerinin biyoyakıt (biyodizel) üretiminde kullanılma potansiyellerini araştırmak üzere, azota bağlı yağ içeriklerindeki değişimler incelenmiştir. Kırıkkale ili çevresi sucul ortamlardan (Kapulukaya Baraj Gölü) örneklenen türler laboratuvar ortamında izole edilmiş ve BBM (Bold's Basal Medium) besi yeri kullanılan saf hücre kültürlerindeki büyümeleri 16 günlük inkübasyon süresince takip edilmiştir. Büyüme, kontrol grubuna karşı, besin ortamlarında azot elementinin hiç bulunmadığı (açlık) ve 5x konsantrasyonunda bulunduğu (bolluk) gruplarındaki günlük optik densite (OD) değerlerinin karşılaştırması ile ortaya konulmuştur. Elde edilen sonuçlara göre, Scenedesmus intermedius ve Scenedesmus planctonicus türlerinin her birinde N-açlığı ve bolluğunun büyüme stres faktörü olduğu belirlenmiştir. Büyüme, her iki türde de kontrol grubuna göre belirgin bir şekilde daha düşüktür. Büyümedeki azalma N-bolluğu uygulanan grupta daha belirgindir. Türler arasında ortaya çıkan büyüme farklılıkları yine N-tokluğu grubunda farkedilir şekilde daha fazladır. Alg türlerinin yağ asidi profilleri, büyüme durağan faza geçtiğinde inkübasyonun sonlandırılması ve elde edilen alg biyomasının Gaz Kromotografisi (GC) analizi ile belirlenmiştir. N-manipülasyonları sonucunda ortaya çıkan büyümedeki azalmalara karşın yağ asitlerinin arttığı belirlenmiştir. Kontrol grubuna göre, N-açlığı ve bolluğu gruplarında SFA ve MUFA miktarları daha fazla PUFA miktarları ise daha düşüktür. Her iki türde, SFA ve MUFA ve PUFA oranları, Avrupa birliği EN 14214 standartlarını karşılayacak aralıkta bulunmuştur. S.intermedius'ta SFA ve MUFA oranı toplamı kontrol grubunda yaklaşık %97 iken açlık grubunda %90, tokluk grubunda ise %98, S.planctonicus'ta ise kontrol grubunda %98 iken açlık grubunda %98, tokluk grubunda ise %96 düzeylerindedir. FTIR analizleri neticesinde, azot açlığı ve azot fazlalığına cevapta mikroalglerin TAG miktarlarında önemli artışlar olduğu gözlemlenmiştir. N açlığına bırakılan mikroalglerde kontrol grubuna kıyasla TAG miktarı konsantrasyonu yaklaşık olarak 5 kat artış göstermiştir. Azot elementinin fazla olduğu durumda ise yine TAG miktarlarında artış yaklaşık 3 kat olarak kaydedilmiştir. Mikroalglerin, azot stresinde lipid miktarını karbonhidrat ve protein gibi makro bileşikleri dönüştürmek suretiyle artırdığı sonucuna varılmıştır. Nötral yağların miktar ve değişimleri, Nil Red boyaması yapılarak Floresans spektrofotometresi ve Flow Sitometri kullanılarak saptanmıştır. S.intermedius'ta kontrol, açlık ve tokluk gruplarında nötral lipid miktarları, sırasıyla %23, %38, %6; S.planctonicus'ta ise yine sırasıyla %48, %49,%46 verim göstermiştir. Büyümenin baskılanması ile hücre hacminde, nötral lipid ve TAG içeriklerinde artış, karbonhidrat ve protein miktarlarında azalma gözlemlenmiştir.

In this study, N-driven changes in lipid profile of algal species, Scenedesmus intermedius and Scenedesmus planctonicus were investigated to explore a possible potential in order to us befor biodiesel production. The growth of two algal species, sampled from Kapulukaya reservuar, then isolated and cultured in laboratory conditions in BBM (Bold's Basal Medium), was monitored during 16 days of cultivation period. Growth was determined on three experimental groups being control, N-starved and N-enriched (as 5xN) upon the comparisons of daily OD measurements. Our results revealed that both N-starvation and N-enrichment manipulations exerted stresses on the growth of algal species. Growth was detected to be markedly lower on groups exposed to N manipulations compared to control group. Decrease in growth was realised relatively greater on N-enriched group. Decrease in growth was realised to be relatively greater on N- enriched group. Besides, the growth differences between the two species were markedly higher on N-enricment group. Fatty acid profiles of microalg species were determined on the biomases harvested at the stationary phase, which is the end of incubation period, by GC analysis. It was observed that decreases in growth due to N-manipulations were compensated by increases in fatty acids. While the total amounts of SFA and MUFA increased, the amount of PUFA decreased on manipulated groups compared to control. For both species, the ratios of SFA, MUFA and PUFA were recorded to meet the requirements validated by the Europen Union standards (EN 14214). In S. intermedius, the total of SFA and MUFA 97% in control group, 90% in N-starved and 98% in N-enriced group. Corresponding values for S. planctonicus were found to be 98%, 98% and 96%, respectively. Accordingly, TAG concentrations of microalgae species increased as a results of N-manipulations. The rate of increase in N-starved groups were almost 5 times while it is 3 times in N-enriched group compared to the control group. FTIR results suggested that such increases in lipids occurred by the conversion of carbohydrates and proteins to the lipids. Changes in neutral lipids were determined by applying the Nile Red dyes on microalgal cells followed by readings on Fleurosans spectrophotometry and flow cytometry. In S.intermedius, the ratios of neutral lipids were found to be 23%, 38%, 6% in control, N-starved and N-enriched groups, respectively. Corresponding values for S.intermedius were 48%, 49%, 46%, respectively.