Untersuchung des Lipidgehalts und Beeinflussung der Lipidproduktion von Mikroalgen durch Nährstofflimitierung : Optimierung und Anwendung der Lipidmarkierung mit Nilrot
Creators: name: Poltera, Sonja
Publisher: name: ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften
Year: 2019
Subjects: Nilrot
Nährstofflimitierung
Lipidproduktion
Mikroalgen
Stickstofflimitierung
Lipidgehalt
Fluoreszenz
500: Naturwissenschaften
572: Biochemie

description: Mikroalgen sind in der Lage Lipide zu produzieren, welche für die Nahrungsmittel-, Biotreibstoff- und Tierfutterindustrie von grosser Bedeutung sind. Damit eine Produktion wirtschaftlich ist, muss der Lipidgehalt und die Biomassenproduktion der Mikroalgen maximiert werden. Der Lipidgehalt in Mikroalgen ist hauptsächlich von der Nährstoffverfügbarkeit, im speziellen Stickstoff, abhängig. Für die Bestimmung des Lipidgehalts wird eine rasche Messmethode benötigt. Dazu eignet sich die Markierung der Lipide mit Nilrot mit anschliessender Fluoreszenzmessung. Aus diesem Grund wurde die Nilrotmethode optimiert und in einem Ver-such zur Beeinflussung der Lipidproduktion durch Entzug von Nährstoffen angewendet. 
Die optimierte Methode der Nilrot-Fluoreszenz wurde mit der gravimetrischen Lipidbestimmung mittels Soxhlet-Extraktion verglichen. Für die Beeinflussung der Lipidproduktion wurden Chlamydomonas noctigama, Chlorella vulgaris und Tetradesmus obliquus bei einer Limitierung aller Nährstoffe, einer Limitierung von Stickstoff und einem nicht-nährstofflimitierten Medium über 24 Tagen inkubiert und überwacht. Die Proben für die Messung des Lipidgehalts wurden für 30 Minuten bei Raumtemperatur in DMSO inkubiert. Der Lipidgehalt wurde nach zehn Minuten Anfärbezeit in einer Mikrotiterplatte bei einer Anregung von 535 nm und einer Emission von 595 gemessen. Das optimierte Protokoll zeigte eine mässige Korrelation mit der Bestimmung des Lipidgehalts mittels Soxhlet-Extraktion. Die Beeinflussung der Lipidproduktion ergab, dass mit dem Entzug von Nährstoffen der Lipidgehalt in den Mikroalgen bis zu 4.5-fach erhöht werden konnte. Dabei ergab eine Limitierung aller Nährstoffe zwar höhere Lipidgehalte pro mg Trockenmasse, der Lipidgehalt in der Kultur lag bei der Stickstofflimitierung höher. 
Die Methode der Nilrot-Fluoreszenz eignet sich für eine halbquantitative Bestimmung von Lipiden in Mikroalgen. Wird eine quantitative Bestimmung verlang, muss die Nilrotfluoreszenz immer mit einer gravimetrischen Methode überprüft werden. Der Entzug von Nährstoffen führte eindeutig zur Erhöhung der Lipidproduktion, jedoch zu einer Abnahme des Wachstums. Für eine Optimierung dieses Verhältnisses sind noch weitere Untersuchungen nötig.
description: Microalgae are able to produce lipids that are of great importance for the food, biofuel and animal feed industries. For production to be economical, the lipid content and biomass production of microalgae must be maximized. The lipid content in microalgae depends mainly on the availability of nutrients, in particular nitrogen. For the determination of the lipid content a rapid measuring method is required. The marking of lipids with Nile red with subsequent fluorescence measurement is suitable for this purpose. For this reason, the Nile red method was optimized and used in an experiment to influence lipid production by removing nutrients. 
The optimized method of Nile red fluorescence was compared with gravimetric lipid determination using Soxhlet extraction. To influence lipid production, Chlamydomonas noctigama, Chlorella vulgaris and Tetradesmus obliquus were incubated and monitored for 24 days with a limitation of all nutrients, a limitation of nitrogen and a medium not limited to nutrients. The samples for lipid measurement were incubated in DMSO for 30 minutes at room temperature. The lipid content was measured after ten minutes staining time in a microtiter plate at an excitation of 535 nm and an emission of 595. The optimized protocol showed a moderate correlation with the determination of the lipid content using Soxhlet extraction. The influence on lipid production showed that with the removal of nutrients the lipid content in the microalgae could be increased up to 4.5-fold. Although a limitation of all nutrients resulted in higher lipid contents per mg dry matter, the lipid content in the culture was higher with nitrogen limitation. 
The Nile red fluorescence method is suitable for the semi-quantitative determination of lipids in microalgae. If a quantitative determination is required, the Nile red fluorescence must always be checked by a gravimetric method. The removal of nutrients clearly led to an increase in lipid production, but a decrease in growth. Further investigations are necessary to optimize this ratio.