Işık Kalitesinin İzoflagellatların Büyümesi ve Biyoaktif Ürünlerin Sentezi Üzerindeki Etkisi
Deniz mikroalgleri, pigmentler, polisakkaritler ve çoklu doymamış yağ asitleri (PUFA'lar) gibi çeşitli aktif ürünleri sentezleyebilen çok işlevli bir hücresel fabrikadır. Gıda, ilaç, yem, kozmetik ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Çok sayıda deniz mikroalg türü arasında Isochrysis, hızlı büyüme, yüksek fotosentetik verimlilik, fukoksantin ve çoklu doymamış yağ asitlerinin (oktadekatetraenoik asit ve dokosaheksaenoik asit gibi PUFA'lar) güçlü sentez yeteneği ve hücre duvarı yapısının olmaması gibi avantajlara sahiptir. Bilim insanlarının ve mikroalg girişimcilerinin dikkatini çekmiş ve makarna, bisküvi ve yoğurt gibi fonksiyonel gıdaların geliştirilmesinde uygulanmıştır. Fukoksantinin anti-enflamatuar, antiobezite, anti-kanser, antibakteriyel, nöroprotektif, aksonal büyümeyi teşvik etme, metabolizmayı iyileştirme ve solunum yolu hastalıklarını tedavi etme gibi çeşitli farmakolojik etkilere sahip olduğunun kanıtlandığına dair araştırma raporları vardır; Çoklu doymamış yağ asitleri ayrıca diyabet ve osteoporozu iyileştirebilir; Hücre dışı polisakkaritler metabolizmayı teşvik edebilir ve vücudun bağışıklığını artırabilir. Bu nedenle, aynı kırbaç altın alglerini kullanarak gıdalarda kullanılmak üzere fukoksantin ve çoklu doymamış yağ asitleri geliştirmek büyük önem taşımaktadır.
Işık kalitesi, fotosentetik ototrofik mikroalg hücrelerinin büyümesini ve ürün sentezini etkileyen önemli faktörlerden biridir. Farklı ışık kaliteleri, fotosentetik ototrofik mikroalg hücrelerinin fotosentetik verimliliğini ve karbon tutma performansını etkileyen, hücre büyüme performansı ve ürün sentezinde farklılıklar sergileyen foton akı yoğunluğu ve spektral dalga boyu gibi farklı özelliklere sahiptir. Önceki çalışmalar, farklı dinoflagellat kaynakları arasında ışık kalitesi seçiminde önemli farklılıklar olduğunu göstermiştir. Örneğin, Che ve arkadaşları en yüksek yağ içeriğinin (62,5%) dinoflagellatın önce Kore Deniz Mikroalg Kültür Merkezi'nden alınan karışık ışıkla (mavi ve kırmızı ışık), ardından da yeşil ışıkla kültüre edilmesiyle elde edilebileceğini bulmuştur. Bu ve arkadaşları, Isochrysis zhanjiangensis'in Zhanjiang'da kırmızı ışık koşulları altında en yüksek büyüme oranını sergilediğini; ancak yeşil ışıkla kültüre edilen mikroalg hücrelerinin en yüksek klorofil içeriğine sahip olduğunu bulmuştur. Işık kalitesinin dinoflagellatlar tarafından biyoaktif ürünlerin sentezi üzerindeki etkisine ilişkin araştırmalarda, bilim insanlarının yalnızca ışık kalitesinin dinoflagellat hücrelerinde belirli bir aktif ürünün sentezi üzerindeki etkisine odaklandığını belirtmek gerekir. Ancak, daha önce de belirtildiği gibi, Chlamydomonas reinhardtii fukoksantin ve çoklu doymamış yağ asidi aktif maddelerini sentezlemektedir. Buna dayanarak, fukoksantin ve çoklu doymamış yağ asitlerinin İzoflagellatlar tarafından sinerjik sentezi arasında bir denge sağlamak ve böylece alg hücreleri tarafından aktif maddelerinin sentezini en üst düzeye çıkarmak için araştırma çalışmaları yoluyla uygun bir ışık kalitesinin taranması gerekmektedir.
Araştırma grubumuz tarafından yapılan önceki araştırmalar, Isochrysis sp. ISO-FJ'yi pilot ölçekli kolon tipi bir fotoreaktörde (50L) yetiştirmek için yarı sürekli bir yetiştirme yöntemi (yetiştirme işlemi sırasında azot ve fosforik asit ile desteklenmiş) kullanılarak sürdürülebilir yağ ve fukoksantin rejenerasyonunun elde edilebileceğini göstermiştir. Bu nedenle, bu çalışma Isochrysis sp. büyümesi ve aktif ürün sentezinin pilot ölçekte düzenlenmesi için bilimsel bir temel sağlayarak, üç ışık kalitesinin (beyaz ışık, kırmızı ışık ve yeşil ışık) Isochrysis sp. tarafından fukoksantin ve çoklu doymamış yağ asitlerinin sinerjik sentezi üzerindeki etkilerini araştırmak için başlangıç suşu olarak Isochrysis sp. ISO-FJ'yi seçmiştir.

Bu deneyde, beyaz ışık (400-700nm), kırmızı ışık (620-650nm) ve yeşil ışık (500-580nm) olmak üzere üç farklı ışık kalitesinin Chlamydomonas reinhardtii'nin büyümesi ve biyoaktif ürünlerin birikimi üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Deneysel sonuçlar, farklı ışık niteliklerinin İzoflagellatların büyümesini ve biyoaktif ürünlerin sinerjik sentezini önemli ölçüde etkileyeceğini göstermiştir. Mikroalg hücre büyümesi açısından, kırmızı ve yeşil ışık gruplarıyla karşılaştırıldığında, dinoflagellatları yetiştirmek için beyaz ışık kültürünün kullanılması, alg hücrelerinin büyümesine ve nitrat azotlu besinlerin emilimine daha elverişlidir. Biyoaktif maddelerin sentezi açısından, seçilen üç ışık kalitesi arasında, alg hücreleri yeşil ışık koşulları altında en fazla miktarda fukoksantin, hücre dışı polisakkaritler ve PUFA'lar sentezleyebilir. Buradan, beyaz ışığın dinoflagellatların büyümesini teşvik edebileceği, yeşil ışığın ise biyoaktif maddelerin birikimine daha elverişli olduğu görülebilir. Gelecekte, İzoflagellatları yetiştirmek ve İzoflagellatlarda hücre büyümesini ve biyoaktif maddelerin sentezini önemli ölçüde iyileştirip iyileştiremeyeceğini araştırmak ve İzoflagellatlarda biyoaktif maddelerin büyük ölçekli üretimini teşvik etmek için iki aşamalı bir yöntem (önce beyaz ışık ekimi ve ardından yeşil ışık ekimi kullanılarak) kullanılabilir.