مطالعه عملکرد رشد، پروتئین و رنگدانه‌های ریزجلبک اسپیرولینا (arthrospira sp.) با استفاده از محیط کشت‌های ارزان قیمت

مهم‌ترین محدودیت تولید انبوه ریزجلبک اسپیرولینا در جهان قیمت بالای محیط کشت آن است. مطالعه حاضر با هدف ارزیابی محیط‌‌های کشت مبتنی بر مواد شیمیایی و کودهای تجاری و مقایسه ویژگی‌‌های رشد، ترکیبات رنگدانه‌‌ها و میزان پروتئین جلبک اسپیرولینا تولید شده در مقایسه با محیط کشت زاروک انجام گرفت. برای تامین نیازهای غذایی گونه جلبک اسپیرولینا از کودهای شیمیایی ارزان‌قیمت در قالب 18 تیمار و سه تکرار استفاده گردید. در تمام تیمارها از جوش شیرین تجاری به مقدار 16.8 گرم در لیتر، نمک دریا به مقدار 0.5 گرم بر لیتر و کود مایع تجاری (پتاسیم: فسفر، 20:20) برای تامین نیاز فسفر و پتاسیم جلبک استفاده گردید. برای تامین نیتروژن در تیمارها از سه منبع نیترات سدیم، اوره و ترکیب 50:50 از هر دو استفاده شد. در هر سه گروه از 6 ماده در قالب 6 تیمار (شاهد، پتاسیم، آهن، ترکیبی از پتاسیم و آهن، منیزیم و ریز مغذی‌ها) استفاده گردید. براساس نتایج، میزان رشد جلبک اسپیرولینا تا روز بیستم در گروه شاهد (محیط کشت زاروک) بیشتر از بقیه تیمارها بود اما بعد از روز بیستم تیمار حاوی نیترات سدیم- منیزیم (n-mg) نرخ رشد بالاتری را نسبت به گروه شاهد نشان داد. همچنین بالاترین نرخ رشد ویژه و تراکم جلبکی و کمترین زمان دو برابر شدن در تیمار حاوی منبع نیترات سدیم اندازه‌‌گیری گردید. بالاترین تراکم جلبکی و نرخ رشد ویژه به طور معنی‌‌داری (0.05>p) در تیمارهای نیترات سدیم- منیزیم (n-mg) و نیترات سدیم-ریزمغذی‌‌ها (n-mic) مشاهده گردید که تفاوت معنی‌‌داری با گروه شاهد (محیط کشت زاروک) نداشتند. در تیمار نیترات سدیم-ریزمغذی‌‌ها (n-mic) به‌‌طور معنی‌‌داری حداکثر کلروفیل a، کلروفیل b و رنگدانه کل به‌دست آمد (0.05>p). بیشترین میزان پروتئین در گروه ترکیبی نیترات سدیم - اوره با منبع آهن و پتاسیم به‌دست آمد. در جمع‌‌بندی، بالاترین میزان رشد و بیشترین تراکم سلولی در محیط کشت حاوی نیترات سدیم به‌‌دست آمد که قابل مقایسه با تیمار حاوی محیط کشت زاروک بود که می‌‌توان در مقیاس تجاری از آن استفاده کرد.

study of growth performance, protein, and pigments in spirulina (arthrospira sp.) using low-cost culture media

the most important limitation of the mass production of spirulina microalgae in the world is the high cost of its culture medium. the present study was carried out with the aim of evaluating the cultivation mediums based on chemicals and commercial fertilizers and comparing the growth  characteristics, pigments, and the amount of protein in the produced spirulina in comparison with the zarrouk’s medium. in order to meet the nutritional needs of spirulina species, low-cost fertilizers were used in the form of 18 treatments and three replications. in all treatments, commercial sodium bicarbonate at 16.8 g/l, sea salt at 0.5 g/l, and the commercial liquid fertilizer (k:p, 20:20) were used to meet the phosphorus and potassium needs of the microalgae. to supply nitrogen in the treatments, three sources of sodium nitrate, urea, and a 50:50 combination of both were used. in all three groups, 6 substances were used in the form of 6 treatments (control, potassium, iron, a combination of potassium and iron, magnesium, and micronutrients). according to the results, the growth of spirulina was higher in the control group (zarrouk’s medium) than other treatments until the 20th day, but after that, the sodium nitrate -magnesium (n-mg) treatment showed a higher growth rate than the control group. also, the highest specific growth rate, cell density of algae, and the lowest doubling time were measured in the treatment containing sodium nitrate source. the highest algal cell density and specific growth rate were significantly (p<0.05) observed in sodium nitrate-magnesium (n-mg) and sodium nitrate-micronutrients (n-mic) treatments, which were significantly different from the control group (zarrouk’s medium). the maximum chlorophyll a, chlorophyll b, and total pigment were obtained significantly in sodium nitrate-micronutrients (n-mic) treatment (p<0.05). the highest amount of protein was obtained in the combined sodium nitrate-urea group with iron and potassium sources. to sum up, the highest growth rate and the highest cell density were obtained in the culture medium containing sodium nitrate, which is comparable to zarrouk’s culture medium that can be used on a commercial scale.