بهینه سازی تولید آستازانتین در سویه شیزوکیتریوم 3f

کاروتنوئیدها به عنوان بخشی از پاسخ سلولی به استرس‏های محیطی گوناگون در میکروارگانیسم ها، تولید می‎شوند. کاروتنوئیدها در سلامت انسان کاربردهای بسیاری دارند که از جمله آنها می توان به فعالیت‎های آنتی اکسیدانی، ضدسرطانی، پیش‎ساز هورمون ها، افزایش فعالیت پرو ویتامین a و حفاظت نوری اشاره کرد. ترائوستوکیتریدها، میکروارگانیسم‎های هتروتروف هوازی و دریازی می باشند که شامل جنس هایی مانند ترائوستوکیتریوم، شیزوکیتریوم، ژاپونوکیتریوم و اولکنیا هستند. این گروه از پروتیست ها دارای کاربردهای بسیاری از جمله تولید اسیدهای چرب غیراشباع امگا3 و کاروتنوئیدهایی مانند آستازانتین هستند. در این تحقیق اثر منابع مختلف کربن (گلوکز و گلیسرول)، نیتروژن (عصاره مخمر و پپتون)، غلظت های متفاوت از این منابع، شوری آب دریا و شدت همزنی بر تولید آستازانتین در سویه بومی شیزوکیتریوم 3f مورد بررسی قرار گرفت. توسط روش یک فاکتور در زمان، منابع مناسب کربن و نیتروژن برای رشد سلولی شناسایی شدند. سپس فاکتورهای مناسب و سطوح آنها انتخاب و توسط نرم افزار تاگوچی آرایه l18 طراحی شد. بعد از تلقیح محیط ها، کاروتنوئیدها استخراج و آنالیز tlc، اسپکتروفتومتری و hplc انجام شد. در نهایت محیط بهینه جهت تولید حداکثری آستازانتین مشخص شد. آزمایش تک فاکتوری نشان داد که بهترین منابع کربن شامل گلوکز و گلیسرول می باشد. نتایج حاصل از تاگوچی نشان دادند که برای تولید آستازانتین، مناسب ترین منبع کربن، گلوکز (با غلظت 20 گرم در لیتر) می باشد در حالی که برای تولید بیشترین مقدار بیومس، منبع کربن گلیسرول (با غلظت %v/v 3) مناسب تر است. تولید بیومس با مقدار عصاره مخمر، پپتون و میزان هوادهی، رابطه مستقیم دارد و هنگامی که شوری محیط 60% باشد، تولید بیومس به حداکثر می رسد. تولید آستازانتین نیز با میزان هوادهی رابطه مستقیم داشته ولی با مقدار عصاره مخمر رابطه عکس نشان می دهد. مقدار پپتون و شوری محیط نیز در سطوح دوم خود (به ترتیب 3 گرم در لیتر و 60% آب دریا) می توانند تولید آستازانتین را افزایش دهند. محیط بهینه تولید آستازانتین شامل 20 گرم در لیتر گلوکز، 1 گرم در لیتر عصاره مخمر، 3 گرم در لیتر پپتون و 60% آب دریا در 200 دور در دقیقه بدست آمد. باندهای ظاهر شده در tlc نشان دادند که عصاره‎ی کاروتنوئیدی محیط بهینه تولید آستازانتین، حاوی آستازانتین آزاد، آستازانتین مونواستر، آستازانتین دی استر و بتاکاروتن می‎باشد. نتایج حاصل از hplc، حضور کاروتنوئیدهای آستازانتین، کانتازانتین، اکیننون و بتاکاروتن در عصاره‏ی کاروتنوئیدی محیط بهینه را نشان دادند. مقدار آستازانتین تولید شده در محیط بهینه توسط سویه شیزوکیتریوم 3f، 51/83 میکروگرم در گرم وزن خشک سلولی و 27/0 میلی گرم در لیتر تعیین شد. در این تحقیق مشخص شد که میزان اکسیژن رسانی با تولید آستازانتین رابطه مستقیم داشته که این نتیجه با توجه به مسیر سنتز آستازانتین قابل قبول می باشد. از سوی دیگر غلظت منابع کربن و نیتروژن بر تولید کاروتنوئیدها بسیار موثر بوده است و مقدار نیتروژن محیط با تولید آستازانتین رابطه معکوس دارد. سویه شیزوکیتریوم 3f دارای قابلیت رشد در دامنه وسیعی از شوری می باشد اما غلظت های شوری مختلف، در کنار سایر ترکیبات محیط، باعث می شود که سویه تولیدات متفاوتی داشته باشد. تولید کاروتنوئیدها توسط سویه های بومی شیزوکیتریوم تاکنون در ایران گزارش نشده و تحقیق حاضر پتانسیل این سویه ها را برای تولید بیوتکنولوژی کاروتنوئیدها نشان می دهد.