Heterotrofik olarak üretilen mikroalglerle uzun zincirli ?-3 yağ asitleri üretim prosesinin optimizasyonu
Optimization of long chain ?-3 fatty acid production by microalgae cultured heterotrophically
Yazar: MÜGE İŞLETEN HOŞOĞLU
Danışman: PROF. DR. MURAT ELİBOL
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering
Dizin: Biyoreaktörler = Bioreactors ; Mikroalgler = Microalgae ; Optimizasyon = Optimization ; Yağ asitleri-omega 3 = Fatty acids-omega 3

Özet:
Bu çalışmada öncelikle, kültür koleksiyonlarından temin edilen bazı mikroalg türlerinin fototrofik kültürlemeye alternatif olan heterotrofik büyüme potansiyelleri ortaya konmuştur. Söz konusu türlerden en iyi büyüme potansiyeline sahip olan Chlorella saccharophila ve Crypthecodinium cohnii ile ortam ve çeşitli çevresel faktörlerin, hücre gelişimi, toplam yağ ve ?-3 yağ asitleri üretimi açısından erlen ve biyoreaktör üretimleriyle optimizasyonları gerçekleştirilmiştir. Chlorella saccharophila ile, kültür ortamı optimizasyonları sonrasında gerçekleştirilen 2 l'lik biyoreaktör üretimlerinde fototrofik koşullara göre 7,7 kat daha fazla biyokütle verimliliği ve 3 kat daha fazla yağ içeriği elde edilmiştir. Crypthecodinium cohnii ile yapılan optimizasyon çalışmaları sonucunda ise karbon kaynağı olarak gliserol kullanılarak, temel kültür ortamı, deniz tuzu 16 g/l, maya ekstraktı 1,7-1,88 g/l, glutamik asit 0,1 g/l, sodyum ß-gliserofosfatın ise 0,15 g/l olacak şekilde modifiye edilmiştir. Çevre koşullarının optimizasyonu için 2 l'lik karıştırmalı biyoreaktörde yapılan kesikli üretimler sonucunda, optimum karıştırma hızı 150 rpm, üretim pH'sının 7,0, inkübasyon sıcaklığının ise 24 °C olduğu saptanmış ve ölçek büyütme çalışmaları gerçekleştirilmiştir. C. cohnii ile gerçekleştirilen sürekli sistem üretimlerinde seyrelme hızının, hücrelerin gelişimi, toplam yağ ve dokozahegzanoik asit (DHA) üretimi üzerinde daha etkili olduğu tespit edilmiştir. Her iki mikroalg türü için geliştirilen nil kırmızıyla floresan ölçümüne dayalı yağ tayini ile üretim boyunca, hücrelerde yağ üretimi takip edilmiştir. Ayrıca, C. cohnii kültüvasyonu için, peyniraltı suyu ve mısır ıslatma şurubunun birlikte kullanıldığı kültür ortamı optimize edilmiş ve 2 l'lik biyoreaktörde üretim gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
In this study, primarily, heterotrophic growing potential, which is an alternative to autotrophic culturing, of the microalgae species obtained from culture collections were presented. Among the said species, optimization studies of Chlorella saccharophila and Crypthecodinium cohnii which showed the best growing potential heterotrophically considering medium and various environmental factors were performed through Erlenmeyer and bioreactor productions in terms of cell growing, total lipid and ?-3 fatty acid productions.In the 2 l bioreactor productions performed after medium optimization with Chlorella saccharophila showed 7.7 times higher biomass productivity and 3 times more total lipid content comparing to autotrophic conditions. At the end of the optimization studies performed with Crypthecodinium cohnii, main culture medium was modified as sea salt 16 g/l, yeast extract 1.7-1.88 g/l, glutamic acid 0.1 g/l, sodium ß-glycerophosphate 0.15 g/l with the glycerol as a carbon source. Optimization of environmental conditions performed in a 2 l batch bioreactor revealed that the optimum operating conditions were found as 150 rpm agitation rate, production pH 7.0 and incubation temperature 24 °C. Scaling-up studies were then carried out considering these conditions. In the continuous system productions performed with C. cohnii, it was determined that dilution rate was more effective on cell growing and total lipid and DHA content. Lipid production in cells was monitored during the production based on fluorescence measurement by nile red developed for both microalgae species. Moreover, for C. cohnii cultivation, a culture medium wherein whey and corn steep liquor were used together was optimized and production was performed in a 2 l bioreactor.