بخشی از مقاله
چکیده
تمرکز این پژوهش بر روی بررسی میزان رشد و محتوای لیپید گونه ای از ریزجلبک نانوکلروپسیس - Nannochloropsis sp. - تحت طیف نور سفید اصلاح شده توسط فیکوسیانین می باشد. بدین منظور، یک فتوبیوراکتور صفحه تخت دو لایه ساخته شد. در یک لایه از فتوبیوراکتور ریزجلبک Nannochloropsis sp. کشت داده شد و لایه دیگر با محلول فیکوسیانین - نمونه اصلی - پر شد. فتوبیوراکتور به مدت 14 روز در معرض نور سفید با شدت 490 PRO SKRWRQV P 2s 1، در دمای 27 سانتی گراد قرار گرفت. نتایج نشان داد که غلظت بیومس در راکتور دارای محلول فیکوسیانین تا %50 افزایش یافته است که این مورد نشان میدهد خاصیت فلورسانس فیکوسیانین به خوبی باعث اصلاح نور ورودی شده است. همچنین محتوی لیپید و کلروفیل در ریزجلبک در روز آخر آزمایش گزارش شده است.
مقدمه
ریزجلبک به عنوان یک منبع سوخت تجدید پذیر مورد نظر بوده و تحقیقات گسترده ای به وضوح این پتانسیل را تایید کرده است. ریزجلبک ها به دلیل توانایی آن ها در سنتز و انباشت مقادیر قابل توجهی از لیپیدها که در برخی از گونه ها تا حدود 80 درصد می رسد به عنوان منبع پایدار بیودیزل مطرح شده اند . - Borowitzka, 2013; Chisti, 2013 - به منظور تولید انبوه و افزایش تولید لیپید، افزایش سرعت رشد ریزجلبک ها از اهمیت بسزایی برخوردار است. کیفیت و کمیت نور دریافت شده توسط ریزجلبک ها نقش بسزایی در افزایش رشد آنها دارد. طیف جذب نور توسط کلروفیل ها در محدوده 400-700 نانومتر میباشد. البته طول موج های نور سبز در این بازه، طول موج هایی تقریبا غیر مفید برای رشد ریزجلبک های سبز میباشند. می توان با بکارگیری تکنیک اصلاح طیفی نور سبز را به نوری با طول موج کمتر - مانند زرد یا نارنجی - ولی مفیدتر برای فتوسنتز تبدیل نمود . - Wondraczek, 2013 - تکنینک اصلاح طیفی به صورت گسترده به منظور افزایش بازده سلولهای خورشیدی به کار گرفته شده است. در این کار از موادی استفاده شده است که یا قابلیت تبدیل فوتون های کم انرژی تر به فوتونهای پرانرژی تر را دارا هستند و یا به صورت عکس آن عمل میکنند. مواد فلورسنت، قابلیت جذب فوتون های پر انرژی
و تبدیل آن به فوتون های کم انرژی تر را دارا میباشند؛ یا به عبارت دیگر می توانند فوتون ها با طول موجهای کوتاه را جذب کرده و آنها را در طول موج های بلندتر منتشر - - Strumpel et al., 2007 and Wandraczek et al., 2015 و میتوان این تکنیک را در فتوبیوراکتورها به کار، برد تا مثلا امواج ماورا بنفش را به آبی و امواج سبز را به زرد و یا نارنجی و یا قرمز تبدیل نمود. این روش موجب میشود تا رشد ریزجلبک ها افزایش یابد؛ چرا طول موج های آبی بیشتر از ماورا بنفش و در طول موج های زرد، نارنجی و قرمز بیشتر از سبز توسط سلول های فوتسنتز کننده جهت رشد استفاده میشوند. محققانی اخیرا از این تکنیک استفاده نمودند و نتایج قابل توجهی در افزایش رشد ریزجلبک ها و برخی از محتوی درون سلولی بدست آورده اند
فیکوسیانین یک پروتئین فلورسنت است که نور را در ناحیه سبز جذب می کند و در نواحی - طول موج های - دیگر مانند نارنجی و قرمز منتشر می کند. این رنگدانه در ریزجلبک اسپیرولینا موجود می باشد . - Silveira et al., 2007 - اخیرا نیز سازمان غذا و داروی آمریکا آن به عنوان رنگدانه خوراکی مورد تایید قرار داده است. به هر حال در این پژوهش خاصیت فلورسانس این ماده مد نظر می باشد. در این پژوهش تاثیر استفاده از فیکوسیانین به عنوان ماده تبدیل کننده طیفی، در یک فتوبیوراکتور دو لایه، بر روی رشد ریزجلبک Nannochloropsis sp. مورد بررسی قرار گرفته است. به علاوه اینکه محتوی کلروفیل و لیپید نیز گزارش شده است.
مواد و روشها
تهیه استوک ریزجلبک
میکروارگانیسم های Nannochloropsis sp. - نانو کلروپسیس - و Spirulina sp. - اسپیرولینا - از سازمان پژوهشهای علمی و صنعتی ایران تهیه شد و به ترتیب در محیط کشت های رودیک - Rudic's - و زاروک - Zarrouk's - کشت داده شد.
کشت ریزجلبک
کشت اولیه ریزجلبک Nannochloropsis sp. در فلاسک به حجم 250 میلی لیتر - حجم کاری برابر با 100میلی لیتر - تحت تابش نور فلورسنت سفید با 25 PRO photons m 2s 1 انجام شد و سپس به یک فلاسک به حجم 2000 میلی لیتر - حجم کاری 1000میلی لیتر - که حاوی 900 میلی لیتر محیط کشت Rudic بود منتقل شد. سپس محتویات فلاسک به طور مساوی در دو فتوبیوراکتور صفحه مسطح ساخته شده با پلکسی گلاس دارای ظرفیت 600 میلی لیتر - حجم کاری 400 میلی لیتر یا - 10 ×10×4 cm3 ریخته شد. در این فتوبیوراکتور یک محفظه به ضخامت یک سانتی متر تعبیه شده که این محفظه با محلول فیکوسیانین پر شده است - شکل . - 1 همچنین محیط کشت حاوی ریزجلبک طی مدت 14 روز در دمای 27-1 سانتی گراد و
490 PRO SKRWRQV P 2s 1 کشت داده شد.
استخراج رنگدانه
به منظور اندازه گیری محتوای کلروفیل، سلول های تغلیظ شده از 15 میلی لیتری از نمونه ریزجلبک به مدت 45 دقیقه در حمام اولتراسونیک - LBS1, FALC, Italy - قرار داده شد. به نمونه 15 میلی لیتری استون افزوده شد و نمونه حاصل جهت استخراج کلروفیل به مدت یک شب در حمام یخ نگهداری شد، سپس مخلوط حاصل به منظور ته نشینی و جداسازی بقایای سلولی در 2500×g سانتریفیوژ شد. برای تعیین منحنی جذب رنگدانه ها - کلروفیل a و - b از اسپکتروفتومتر UV/VIS استفاده شد برای استخراج فیکوسیانین از ریزجلبک اسپیرولینا پس از کشت دادن در محیط زاروک، همانند آنچه که در مورد کلروفیل گفته شد عمل شد اما این بار از آب مقطر به عنوان حلال استفاده شد
استخراج لیپید
در روش اصلاح شده بلایت و دایر، 45 میلی لیتری از محیط کشت حاوی ریزجلبک در 4500 rpm به مدت 10 دقیقه سانتریفیوژ شد و پس از خارج کردن آب بالای نمونه به سلول های جدا شده به نسبت 8:2:1 به ترتیب کلروفرم، متانول و آب مقطر افزوده شد و نمونه به مدت 8 ساعت در دستگاه شیکر قرار داده شد. پس از آن با افزودن 2 میلی لیتر آب مقطر و 2 میلی لیتر کلروفرم محلولی دو فازی تشکیل شد. محلول حاصل به مدت 10 دقیقه سانتریفیوژ شد و پس از آن فاز آلی تشکیل شده در پایین لوله به عنوان محلول حاوی روغن جدا شد. حلال موجود در روغن توسط روتاری خارج شد و روغن باقیمانده توزین گردید - - Delavari Amrei and Ranjbar, 2017
نتایج و بحث
همانطور که در - شکل - 2 مشاهده می شود، سرعت رشد و غلظت بیومس نمونه اصلی - دارای محلول فیکوسیانین - از روز پنجم به بعد نسبت به نمونه شاهد افزایش یافته است. مثلا در روز هشتم غلظت بیومس برای نمونه اصلی %50 بیشتر از نمونه شاهد بوده است. در واقع استفاده از فیکوسیانین به عنوان ماده تبدیل کننده طیفی که در جلوی محفظه حاوی ریزجلبک قرار دارد
