Doğru elektrik akımı uygulamalarının mikroalg chlorella vulgarıs'in büyüme ve karotenoid kompozisyonu üzerindeki etkileri

Abstract

Bu çalışmada, Kızılırmak (Kırıkkale) nehrinden örneklenen ve laboratuvar ortamında izolasyonu ve saflaştırılması yapılan Chlorella vulgaris mikroalg türünün biyokütlesine doğru elektrik akımı uygulanmak suretiyle, büyüme evreleri esnasında ortaya çıkan değişiklikler belirlenmiştir. Bu değişikliklerin, hedef bileşik olarak seçilen karotenoidlerin son üründeki (hasat) miktar ve kompozisyonunu belirlemedeki rolü araştırılmıştır. Mikroalg kültivasyonları üzerindeki doğru akım uygulamaları, yoğunluk ve süre özelliklerinin çapraz kombinasyonları yapılarak tasarlanmıştır. Buna göre; 10V, 20V ve 30V şeklinde dereceli olarak artışların kullanıldığı her bir voltaj şiddetine ait 5sn, 30sn ve 60sn olmak üzere yine farklı süre uygulamalarını içeren grupların 3X3 faktörlü bir tasarım ortaya çıkmaktadır. Hasat üzerinde, karotenoidlerin ekstraksiyon işlemleri gerçekleştirilmiş, miktar ve kompozisyonları HPLC analizi ile yapılmıştır. Hasat örneklemeleri kullanılarak, farklı elektrik uygulamaları sonucu makromoleküllerde ortaya çıkan farklılıklar FT-IR analizi sonuçları ile değerlendirilmiştir. Büyümenin takibinde kullanılan parametrelerden Hücre Sayısı ve OD720 ölçümlerine ilişkin sonuçlar, voltaj şiddeti ve süresindeki tedrici artışlara paralel şekilde biyokütle üzerinde kademeli artışların (şiddet için; K<10V<20V<30V, süre için; K<5sn<30sn<60sn) ortaya çıktığını göstermiştir. HPLC analizi, doğru akım uygulamalarından 20V 5sn uygulamasının toplam karotenoid (toplam all-trans-karotenoid ve toplam cis-karotenoid miktarı) miktarını artırdığını ortaya koymuştur. Bu artışlarda, toplam karotenoid kütlesi içerisindeki ksantofil karotenoid miktarının yüksek karoten kütlesinin ise daha düşük olarak temsil edildiği belirlenmiş ve yoğun bir izomerleşmeye işaret etmiştir. Diğer doğru akım uygulamaları ise, karotenoid miktarını azaltmıştır. Doğru akım uygulamalarının şiddeti ve süresine bağlı olarak C. vulgaris'in biyomolekülleri üzerine farklı etkilerin ortaya çıktığı tespit edilmiştir. Doğru akım uygulamalarının tamamında karbonhidrat miktarının artışı tartışılmıştır.

In this study, by the treatment of Direct Electric Treatment (DET) on the cultured biomass of C. vulgaris in the laboratory, that were cultivated through the isolation of cells from the river Kızılırmak (Kırıkkale), changes occurring during growth that were assumed to play some role on the yield and the compositions of carotenoids being targeted molecules in the harvested biomass, was evaluated. DET experiments were implemented on 3 replicated groups using the cross combinations of intensity as 10V, 20V and 30V and their durations as 5sn, 30sn and 60sn presenting a 3X3 factorial design. Following the carotenoid extraction from harvested biomass, High Performance Liquid Chromatography (HPLC) was used to analyse the yield and the composition of carotenoids compounds including trans and cis forms on the extracted carotenoids. Fourier Transform Infrared Spektrofotometre (FTIR) was resorted to analyse macromolecules on the subsampled harvest in order to explore the differences between groups of each treatment. Of the growth parameters, Cell Count and OD720 measurements showed clearly that increments in the intensity and durations within the designed application resulted in gradual increases being demonstrated as K<10V<20V<30V and K<5sn<30sn<60sn. HPLC analysis revealed that 20V 5sn application among others resulted in increases in the amount of total carotenoids (both total all-trans and total-cis carotenoids). Within the total carotenoids, xanthophyll carotenoids were represented at a higher ratio compared to total carotenes in 20V 5sn application, indicating the occurrence of more intensive isomerization. The remaining electric treatments resulted in contrastingly reduced total carotenoids. As revealed by FT-IR analysis, macromolecules in the samples of harvested biomass of C. vulgaris showed changes depending on different intensity and durations. Increases in carbohydrates commonly found in all kinds of treatments were discussed.