تاثیر کمبود یا فقدان فسفر بر رشد، ترکیبات بدنی و پروفایل اسیدهای چرب ریز جلبک آب شیرین Desmodesmus sp.

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه شیلات، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

2 مرکز تحقیقات ملی آبزیان آب‌های شور، موسسه تحقیقات علوم شیلاتی کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، بافق، ایران.

چکیده

در این مطالعه، تأثیر فقدان و کمبود فسفر (دی‌پتاسیم فسفات؛ K2HPO4) بر نرخ رشد، زی‌توده، محتوای بیوشیمیایی و پروفایل اسیدهای چرب ریز جلبک دسمودسموس (Desmodemus sp.) به‌مدت 14 روز مورد بررسی قرار گرفت. بر این اساس، ریز جلبک دسمودسموس در محیط ­های کشت شامل فاقد فسفر (P0)، 10 (P10)، 20 (P20)، 30 (P30) و 40 میلی­گرم بر لیتر (P40) کشت شدند. تیمار P40 به‌عنوان گروه شاهد، مقدار فسفر مورد نیاز در محیط کشت استاندارد BG11 را داشت. بر این اساس، بیشترین تراکم سلولی، نرخ رشد ویژه و تولید زی‌توده در روز چهاردهم به‌طور همزمان در تیمارهای P20، P30 و P40 ثبت شد که اختلاف معنی­ داری را با دو گروه دیگر نشان داد (0/05>P). علاوه بر این، بیشترین میزان کلروفیل a نیز در این سه گروه ثبت شد که افزایش معنی ­داری را در مقایسه با گروه بدون فسفر نشان دادند (0/05>P). کمترین میزان کلروفیل b در P0 (1/62 میلی‌گرم در لیتر) در مقایسه با سایر گروه‌های آزمایشی ثبت شد (05/0P<). آنالیز ترکیبات بدنی نشان داد که بیشترین میزان تولید چربی (14/93میلی‌گرم در لیتر در روز) در تیمار P20 مشاهده شد که اختلاف معنی­ داری را با سایر گروه­ های آزمایشی به جز P10 (13/17 میلی‌گرم در لیتر در روز) داشت (0/05>P). از سوی دیگر، بالاترین نرخ تولید پروتئین در گروه‌های P30 و P40 اندازه‌گیری شد(0/05>P) و بیشترین نرخ تولید کربوهیدرات (10/55میلی‌گرم در لیتر در روز) در P40 بدون اختلاف معنی­ داری با P30 (8/87 میلی‌گرم در لیتر در روز) مشاهده شد. بالاترین میزان اسیدهای چرب اشباع در P0 (47/66 درصد از کل چربی) و بالاترین اسیدهای چرب غیر اشباع بلند زنجیره در تیمارهای P40 (30/58درصد از کل چربی) بدون اختلاف معنی‌دار با P30 (33/29 درصد از کل چربی) ثبت شد. براساس نتایج می ­توان بیان نمود که غلظت 20 میلی­گرم بر لیتر غلظت­ مناسبی برای پرورش ریزجلبک دسمودسموس جهت تولید سوخت زیستی بوده درحالی که غلظت 40 میلی ­گرم بر لیتر غلظت­ مناسبی برای پرورش ریزجلبک جهت کاربرد در صنایع غذایی و خوراک آبزیان دارد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effect of phosphorus deficiency or starvation on the growth, body composition and fatty acid profile of freshwater microalgae Desmodesmus sp.

نویسندگان [English]

  • Shaghayegh Norozi 1
  • Seyed Pezhman Hosseini Shekarabi 2
  • Houman Rajabi Islami 1
1 Department of Fisheries, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.
2 National Research Center of Saltwater Aquatic Animals, Iranian Fisheries Science Research Institute (IFSRI), Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Bafq, Iran.
چکیده [English]

In this study, the effect of lack and phosphorus deficiency (dipotassium phosphate; K2HPO4) on the growth rate, biomass, biochemical content, and fatty acid profile of Desmodemus sp. was investigated for 14 days. Accordingly, Desmodesmus microalgae were grown in culture media containing no phosphorus (P0), 10 (P10), 20 (P20), 30 (P30), and 40 mg/liter (P40). The P40 treatment was considered as a control group that had the amount of phosphorus required in the standard culture medium BG11. Based on the results, the highest cell density, specific growth rate, and biomass production were simultaneously recorded in the P20, P30, and P40 treatments on the 14th day of culture, which showed a significant difference from the other two groups (P<0.05). In addition, the highest chlorophyll a was also recorded in these three groups, which showed a significant increase compared to the group without phosphorus (P<0.05). The lowest chlorophyll b was recorded in P0 (1.62 mg/L) compared to other experimental groups (P<0.05). The analysis of body composition showed the highest amount of lipid productivity (14.93 mg/liter per day) in P20 treatment, which has a significant difference with other experimental groups, except for P10 (13.17 mg/liter per day) (P<0.05). The highest protein productivity rate was measured in P30 and P40 groups (P<0.05) and the highest carbohydrate productivity rate (10.55 mg/L per day) was measured in P40 without significant difference with P30 (8.87 mg/l per day). The highest amount of saturated fatty acids was observed in P0 (47.66% of total fat) and the highest long-chain unsaturated fatty acids in P40 treatment (30.58% of total fat) without significant difference with P30 (29.33% of total fat). Based on the results, the concentration of 20 mg/liter of phosphorus is a suitable concentration for the cultivation of Desmodesmus sp. microalgae for the production of biofuel, while the concentration of 40 mg/liter of phosphorus is a suitable concentration for the cultivation of the microalgae for using in the food and aquafeed industries.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Stress
  • Fatty acids
  • Microalgae
  • Lipid
  • Chlorophyll

مراجع

Anne-Marie K., Yee W., Loh S.H., Aziz A., Cha T.S. 2020. Effects of excess and limited phosphate on biomass, lipid and fatty acid contents and the expression of four fatty acid desaturase genes in the tropical Selenastraceaen Messastrum gracile SE-MC4. Applied biochemistry and biotechnology, 190(4):1438-1456.
Bradford M.M. 1976. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical Biochemistry 72(1-2), 248-254.
Chandra R., Castillo-Zacarias C., Delgado P., Parra-Saldívar R. 2018. A biorefinery approach for dairy wastewater treatment and product recovery towards establishing a biorefinery complexity index. Journal of Cleaner Production 183, 1184-1196.
Ghosh A., Sarkar S., Gayen K., Bhowmick T. K. 2020. Effects of carbon, nitrogen, and phosphorus supplements on growth and biochemical composition of Podohedriella sp. (MCC44) isolated from northeast India. Environmental Progress & Sustainable Energy 39 (4), 13378.
Guldhe A., Singh B., Rawat I., Ramluckan K., Bux F. 2014. Efficacy of drying and cell disruption techniques on lipid recovery from microalgae for biodiesel production. Fuel 128, 46-52.
Kamalanathan M., Pierangelin M., Shearman L.A., Gleadow R., Beardall J. 2016. Impacts of nitrogen and phosphorus starvation on the physiology of Chlamydomonas reinhardtii. Journal of Applied Phycology 28(3), 1509-1520.
Kim S.H., Liu K.H., Lee S.Y., Hong S.J., Cho B.K., Lee H., Choi H.K. 2013. Effects of light intensity and nitrogen starvation on glycerolipid, glycerophospholipid, and carotenoid composition in Dunaliella tertiolecta culture. PLoS One 8(9), 72415.
Kozlova T.A., Hardy B.P., Krishna P., Levin D.B. 2017. Effect of phytohormones on growth and accumulation of pigments and fatty acids in the microalgae Scenedesmus quadricauda. Algal Research 27, 325-334.
Lepage G., Roy C.C. 1984. Improved recovery of fatty acid through direct transesterification without prior extraction or purification. Journal of Lipid Research 25(12), 1391-1396.
Liang K., Zhang Q., Gu M., Cong W. 2013. Effect of phosphorus on lipid accumulation in freshwater microalga Chlorella sp. Journal of Applied Phycology 25(1), 311-318.
Mandotra S.K., Kumar P., Suseela M.R., Nayaka S., Ramteke P.W. 2016. Evaluation of fatty acid profile and biodiesel properties of microalga Scenedesmus abundans under the influence of phosphorus, pH and light intensities. Bioresource Technology 201, 222-229.
Markou G., Nerantzis E. 2013. Microalgae for high-value compounds and biofuels production: a review with focus on cultivation under stress conditions. Biotechnology Advances 31(8), 1532-1542.
Mutlu Y.B., Isçk O., Uslu L., Koç K., Durmaz Y. 2011. The effects of nitrogen and phosphorus deficiencies and nitrite addition on the lipid content of Chlorella vulgaris (Chlorophyceae). African Journal of Biotechnology 10(3), 453-456.
Qari H.A., Oves M. 2020. Fatty acid synthesis by Chlamydomonas reinhardtii in phosphorus limitation. Journal of Bioenergetics and Biomembranes 52(1), 27-38.
Richmond A. 1986. CRC Handbook of microalgal mass culture. CRC press, Boca Raton, PP: 520-528
Singh P., Guldhe A., Kumari S., Rawa I., Bux F. 2015. Investigation of combined effect of nitrogen, phosphorus and iron on lipid productivity of microalgae Ankistrodesmus falcatus KJ671624 using response surface methodology. Biochemical Engineering Journal 94, 22-29.
Sorgeloos, P., Dhert, P., Candreva, P. 2001. Use of the brine shrimp, Artemia spp., in marine fish larviculture. Aquaculture, 200(1-2), 147-159.
Su G., Jiao K., Li Z., Guo X., Chang J., Ndikubwimana T., Lin L. 2016. Phosphate limitation promotes unsaturated fatty acids and arachidonic acid biosynthesis by microalgae Porphyridium purpureum. Bioprocess and Biosystems Engineering 39(7), 1129-1136.
Torres-Tiji Y., Fields F.J., Mayfield S.P. 2020. Microalgae as a future food source. Biotechnology Advance 41, 107536.
Xin L., Hong-Ying H., Ke G., Ying-Xue S. 2010. Effects of different nitrogen and phosphorus concentrations on the growth, nutrient uptake, and lipid accumulation of a freshwater microalga Scenedesmus sp. Bioresource Technology 101(14), 5494-5500.
Yaakob M.A., Mohamed R.M.S.R., Al-Gheethi A., Ravishankar G.A., Ambati RR. 2021. Influence of nitrogen and phosphorus on microalgal growth, biomass, lipid, and fatty acid production: an overview. Cells 10(2), 393.
Zhao Y., Wang H.P., Han B., Yu X. 2019. Coupling of abiotic stresses and phytohormones for the production of lipids and high-value by-products by microalgae: A review. Bioresource Technology 274, 549-556.
مجله علوم آبزی پروری
دوره 11، شماره 2
مهر 1402
صفحه 26-35

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار