Besin ortamındaki demir ve fosfat konsantrasyonlarının Chlorella sp. kültürü üzerine etkilerinin araştırılması
Investigation of effects of iron and phosphate concentrations in nutrient medium on Chlorella sp. culture
Yazar: JURMIN SARRI
Danışman: PROF. DR. MAHMUT ELP
Kastamonu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Su Ürünleri Yetiştiriciliği Ana Bilim Dalı / Fen Bilgisi Eğitimi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Su Ürünleri = Aquatic Products

Özet:
Chlorella, bilimsel ve ticari açıdan oldukça ilgi çekici tek hücreli bir mikroorganizmadır. Bununla birlikte, insanlar ve hayvanlar tüketimi amacıyla besin takviyesi olarak endüstriyel üretim söz konusudur. Chlorella sp. üretiminde büyüme, pigment ve lipid içeriklerini artırmak için çeşitli besin ortamları kullanılmıştır. Ancak, Chlorella sp. kültürlerinin optimum biyokimyasal bileşimi ve yoğunluğuna ulaşması adına, üretimde kullanılan besin ortamını optimize etmek gerekmektedir. Bu tez çalışmasında, yanıt yüzey metodolojisi (YYM) kullanarak Chlorella sp. kültüründe demir, fosfat ve tuz konsantrasyonlarının etkilerinin araştırılması amaçlanmaktadır. YYM yazılımından elde edilen sonuç kullanılarak toplam 18 deney grubu (E1 – E18) değerlendirilmiş ve bir doğrulama (D) çalışması yapılmıştır. Sonuçlarında Chlorella sp. kültüründe E7 deneyinin sırasıyla 176,00 x 106 hücre/ml ve 0,35/gün ile en yüksek hücre yoğunluğu ve spesifik büyüme oranını (SBO) sağladığı ortaya çıkarmıştır. Benzer şekilde, E5 ve E1 deneyleri sırasıyla 166,10 x 106 hücre/ml ve 152,13 x 106 hücre/ml ile en yüksek hücre yoğunluğunu üretmiştir. SGR ayrıca E5 deneyinde 0,33/gün'de ve E1 deneyinde 0,33/gün'de artmıştır. Sonuç olarak, besin ortamında yüksek demir ve fosfat konsantrasyonları ve düşük tuzluluk içeren Chlorella sp. kültürü, en yüksek hücre sayısına, SBO'ye ve pigment birikimine (klorofil a ve toplam karotenoid) sahiptir. Ek olarak, yüksek tuzluluk konsantrasyonlarının varlığı Chlorella sp. büyümesini azaltır. Ancak, Chlorella sp. kültürünün büyümesindeki artış diğer biyokimyasal bileşimlerde bir artışa işaret etmemiştir.Bazı durumlarda, beslenme kısıtlamaları veya stres faktörleri nedeniyle biyokimyasal bileşimler yüksektir. Örneğin, pigment birikiminde, E5 deneyinde (42,53 μg/ml) klorofil a pigment birikimi artarken, E8 deneyinde (20,68 μg/ml) toplam karotenoid birikimi artarmıştır. Ek olarak, tuzluluk konsantrasyonunun arttırılması, hücre başına klorofil a ve toplam karotenoid içeriğini arttırmıştır, ancak 1,38 pg/hücre klorofil a seviyelerine ve 0,52 pg/hücre toplam karotenoid seviyelerine ulaşan E4 deneyinde gösterildiği gibi Chlorella sp. büyümesini azaltmıştır. Ayrıca, Chlorella sp. kültürü, E3 deneyinde %37,38'lik daha yüksek bir lipid birikimi üretir. Bu nedenle, bu çalışmanın sonuçları, Chlorella sp. kültürlerinin optimal biyokimyasal bileşiminin ve hücre büyümesinin anlaşılmasına katkıda bulunmaktadır.

Abstract:
Microalga of the genus Chlorella is a highly scientifically and commercially attractive unicellular microorganism and has developed a stable industry as a nutritional supplement for people and animals. Various nutrient media have been used to grow Chlorella sp. cultures to enhance their growth, pigmentation, and lipid content. However, the optimal biochemical composition and density of Chlorella sp. cultures require an understanding of optimizing the nutrient medium to study their production. The present study aims to investigate the effects of iron, phosphate, and salinity concentrations by working synergically in a nutrient medium on the growth responses, pigments, and lipid accumulation of Chlorella culture using a response surface methodology (RSM) approach. Using the result from the RSM software, a total of 18 experimental groups (E1 – E18) were evaluated, and one confirmation (C) study was conducted. The results revealed that the E7 experiment in Chlorella sp. culture provided the highest cell density and specific growth rate (SGR) with 176.00 x 106 cells. mL-1 and 0.35 day-1, respectively. Similarly, the E5 and E1 experiments produced the highest cell density of 166,10 x 106 cells. mL-1 and 152,13 x 106 cells. mL-1, respectively. The SGR was also increased at 0.33 day-1 in the E5 experiment and 0.33 day-1 in the E1 experiment. Consequently, the culture of Chlorella sp. containing high iron and phosphate concentrations and lower salinity in a nutrient medium had the highest number of cells, SGR, and pigment accumulation (chlorophyll a and total carotenoid). In addition, the presence of high salinity concentrations reduces Chlorella sp. growth. However, the increase in the growth of Chlorella sp. culture did not indicate an increase in other biochemical compositions. In some cases, biochemical compositions are high due to nutritional limitations or stress factors. For example, in pigment accumulation, chlorophyll a pigment accumulation was increased in experiment E5 (42.53 μg. mL-1), while total carotenoid accumulation was increased in experiment E8 (20.68 μg. mL-1). In addition, increasing salinity concentration increased chlorophyll a and total carotenoid contents per cell, but decreased Chlorella sp. growth as shown in the E4 experiment, which achieved chlorophyll a levels of 1.38 pg. cell-1 and total carotenoid levels of 0.52 pg. cell-1. Furthermore, Chlorella sp. culture produces a higher lipid accumulation of 37.38% in the E3 experiment. Hence, the results of this study contribute to understanding the optimal biochemical composition and cell growth of Chlorella sp. cultures.