مهندسی فرآیندهای زیستی ریز جلبک ها برای تولید محصولات مصرفی

چکیده

اخیراً بیوتکنولوژی ریز جلبک ها مسیر خود را به سمت پیشرفت طی می­کند چرا که فراورده های مصرفی فراوانی می توانند از ریز جلبک­ها تهیه شوند. فراورده های حاصل از این طرح ها می توانند از تولید توده­های زیستی ساده، به منظور کاربرد در مواد غذایی و تغذیه دام، تا تولید فراورده های ارزشمند استخراج شده از توده زیستی ریز جلبک ها، از جمله تری گلیسیریدها، که می توانند به سوخت های زیستی تبدیل شوند، بسط داده شوند. در بسیاری از این برنامه های کاربردی، فرایند تولید به طور متوسط از لحاظ اقتصادی، در حال رشد، و در بازار، در حال توسعه است. با توجه به تنوع زیستی زیاد در ریز جلبک ها و پیشرفت هایی که به تازگی در مهندسی ژنتیک و متابولیک رخ داده است، این گروه از موجودات یکی از منابع امیدوار کننده برای تولید فراورده ها و برنامه های کاربردی جدید به شمار می روند. با توسعه تکنیک های کشت در آزمایشگاه و غربالگری، بیوتکنولوژی ریز جلبک ها می تواند با تقاضای بالا از سوی صنایع غذایی، انرژی و دارویی مواجه شود. این مقاله به شرح این تکنولوژی، و نقطه آغاز تولید برای توسعه و تهیه فراورده های مصرفی مختلف و ارزشمند از توده زیستی ریز جلبک ها می پردازد.

مقدمه

ریز جلبک ها شامل طیف گسترده ای از ارگانیسم­های اتوتروف هستند که همانند گیاهان از طریق فتوسنتز رشد می کنند. ساختار تک سلولی آنها اجازه می دهد تا آنها را به راحتی انرژی خورشیدی را به انرژی شیمیایی تبدیل کنند. طیف رو به رشدی از مطالعات درباره اکتشاف تکنیک ها، روش ها و فرآیندهای تولید مقادیر زیادی زیست توده از ریز جلبک ها وجود دارد [1،2]. دو روش معمول برای کشت ریز جلبک ها وجود دارد که بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند. این  روش ها، سیستم استخر گردشی باز[1] و سیستم بیوراکتور نوری بسته[2] هستند. سیستم استخر باز به دلیل محدودیت در کنترل آلودگی به شکارچیان کمتر مطلوب است، در حالی که بیوراکتور نوری  سیستمی است که در آن مواد مغذی برای رشد، پارامترهای کشت مانند دما، CO2 محلول و pH، و جلوگیری از آلودگی ها  به آسانی قابل کنترل است [3]. با این حال، بیوراکتورهای نوری دارای هزینه اولیه بالا هستند و نسبت به فیزیولوژی نژاد ریز جلبک کشت شده بسیار اختصاصی­اند. بنابراین، تاسیسات تولید ریز جلبک ها یک عامل مهم برای تولید بهینه از یک گونه خاص (spp) از ریز جلبک می باشد. جدول 1 سیستم کشت  برای گونه های مختلف ریز جلبک را نشان می دهد. روش هایی مانند لخته سازی[3]، سانتریفوژ و فیلتراسیون به منظور حذف آب از زیست توده جلبک استفاده می شود [4-6]. یک روش آبگیری مطلوب باید به کار رود تا از طیف وسیعی از گونه های ریز جلبک، زیست توده زیادی حاصل شود و همچنین مقرون به صرفه باشد. از این رو درک و آگاهی از تکنیک های مختلف در پرورش و آبگیری ریز جلبک ها به منظور به حداکثر رساندن تولید ریز جلبک ها با هزینه کم ضروری است.