Εξέταση τεχνικών αφομοίωσης υποστρωμάτων προερχόμενων από βιοαπόβλητα και γεωργικά υπολείμματα από το μικροφύκος Crypthecodinium cohnii με σκοπό τη βελτιστοποιημένη παραγωγή ω-3 λιπαρών οξέων

Λαζοπούλου, Αδαμαντία Μαρία; Lazopoulou, Adamantia Maria

dc.contributor.author	Λαζοπούλου, Αδαμαντία Μαρία	el
dc.contributor.author	Lazopoulou, Adamantia Maria	en
dc.date.accessioned	2020-11-18T09:56:34Z
dc.date.available	2020-11-18T09:56:34Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/51940
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.19638
dc.rights	Default License
dc.subject	Αξιοποίηση βιοαποβλήτων	el
dc.subject	Ημι-διαλείποντος έργου καλλιέργεια	el
dc.subject	Δοκοσαεξανοϊκό οξύ	el
dc.subject	Υδρόλυμα βιομάζας	el
dc.subject	Συνθήκες καλλιέργειας	el
dc.subject	Crypthecodinium cohnii	en
dc.subject	Docosahexaenoic acid (DHA)	en
dc.subject	Agricultural residues	en
dc.subject	Hydrolysis of lignocellullosis biomass,	en
dc.subject	Fed-batch cultures	en
dc.subject	Cultivation conditions	en
dc.title	Εξέταση τεχνικών αφομοίωσης υποστρωμάτων προερχόμενων από βιοαπόβλητα και γεωργικά υπολείμματα από το μικροφύκος Crypthecodinium cohnii με σκοπό τη βελτιστοποιημένη παραγωγή ω-3 λιπαρών οξέων	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Βιοτεχνολογία	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-10-06
heal.abstract	Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η εξέταση της δυνατότητα του μικροφύκους Crypthecodinium cohnii να αφομοιώσει υποστρώματα προερχόμενα από ρεύματα αποβλήτων για την παραγωγή ωμέγα-3 λιπαρών οξέων. Έτσι μελετήθηκαν οι βέλτιστες συνθήκες καλλιέργειας του μικροφύκους σε άμεσα αφομοιώσιμα υποστρώματα προερχόμενα από τα απόβλητα. Συγκεκριμένα εξετάστηκε η επίδραση της θερμοκρασίας, της θερμοκρασιακής μεταβολής, της πηγής και συγκέντρωσης αζώτου σε καλλιέργειες ημι-διαλείποντος έργου με τροφοδοσία οξικού οξέος, το οποίο είναι το βασικό υπόστρωμα που περιέχεται στο υγρό κλάσμα ζύμωσης βιοαποβλήτων. Παράλληλα για την αξιοποίηση γεωργικών υπολειμμάτων μελετήθηκε η ικανότητα του να παράγει ένζυμα για τη διάσπαση των λιγνοκυτταρινούχων υποστρωμάτων που περιέχονται στα υπολείμματα. Πέρα από την άμεση αξιοποίηση τους ως υποστρώματα διερευνήθηκε και η βέλτιστη μέθοδος παροχής υποστρωμάτων που προκύπτουν ύστερα από υδρόλυση της λιγνοκυτταρινούχου βιομάζας σε καλλιέργειες ημι-διαλείποντος έργου. Αρχικά εξετάστηκε η ικανότητα του στελέχους να εκκρίνει κυτταρινάσες κατά την καλλιέργεια του σε συνθήκες διαλείποντος έργου σε κυτταρινούχα υποστρώματα και θερμοκρασία επώασης 27 οC. Προσδιορίστηκε η ενεργότητα κελλοβιοϋδρολάσης, β-γλυκοζιδάσης και ενδογλουκανάσης σε καθημερινά δείγματα. Ενεργότητα όμως προέκυψε μόνο για την ενδογλουκανάση αλλά σε χαμηλά επίπεδα και πολύ χαμηλή ενεργότητα β-γλυκοζιδάσης. Επειδή τα ένζυμα αυτά δρουν συνεργιστικά θεωρείται ότι το μικροφύκος δεν έχει τη δυνατότητα να υδρολύσει την κυτταρίνη. Εξετάστηκε ακόμη και η ικανότητα παραγωγής ξυλανάσης αλλά η ενεργότητα βρέθηκε μηδενική. Εφόσον το μικροφύκος δεν παράγει ένζυμα που υδρολύουν τις κυτταρινούχες ουσίες ώστε να αφομοιώσει τον άνθρακα που περιέχουν για την ανάπτυξη του, μπορεί να αξιοποιήσει τα γεωργικά υπολείμματα μόνο εφόσον έχουν υποστεί υδρόλυση σε απλά σάκχαρα που μπορεί να αφομοιώσει. Διερευνήθηκε λοιπόν η ικανότητα του να αναπτύσσεται σε τροφοδοσία που προσομοιάζει υδρόλυμα βιομάζας. Συγκρίθηκαν καλλιέργειες ημι-διαλείποντος έργου με τροφοδοσία γλυκόζη-ξυλόζη και με τροφοδοσία γλυκόζη. Η σύγκριση των καλλιεργειών έγινε με ανάλυση των λιπαρών οξέων που παράγονται από το μικροφύκος ύστερα από εκχύλιση και εστεροποίηση τους. Η απόδοση σε ξηρή βιομάζα του βιοαντιδραστήρα με γλυκόζη-ξυλόζη ήταν αξιοσημείωτα χαμηλότερη σε σύγκριση με το βιοαντιδραστήρα με γλυκόζη αλλά το ποσοστό των λιπιδίων και του δοκοσαεξανοϊκού οξέος (DHA) ήταν παραπλήσιο. Ανάμεσα στις συνθήκες που εφαρμόζονται στην καλλιέργεια σημαντική επίδραση στην καλλιέργεια έχει η μέθοδος παροχής τροφοδοσίας. Συγκεκριμένα μελετήθηκαν ως μέθοδοι παροχής τροφοδοσίας γλυκόζης-ξυλόζης η εκθετική παροχή, η παροχή με βάση σιγμοειδή καμπύλη και η παροχή με μέτρηση αναγωγικών σακχάρων. Η πρώτη είναι μη εφαρμόσιμη καθώς αυξήθηκε ο όγκος της καλλιέργειας σε μικρό χρονικό διάστημα. Ανάμεσα στις άλλες δύο μεθόδους η μέθοδος με μέτρηση και προσθήκη αναγωγικών σακχάρων σε καθημερινά δείγματα είχε ως αποτέλεσμα μεγαλύτερη παραγωγή ξηρής βιομάζας, μεγαλύτερο ποσοστό λιπιδίων και DHA και κατ΄επέκταση αυξημένη παραγωγή DHA με τιμή συγκέντρωσης 0,86 g/L. Όσον αφορά την αξιοποίηση του υγρού κλάσματος ζύμωσης βιοαποβλήτων εξετάστηκε η βελτιστοποίηση των συνθηκών παραγωγής ωμέγα-3. Για τη μελέτη της επίδρασης της θερμοκρασίας εφαρμόστηκαν οι θερμοκρασίες των 23 οC και 27 οC και οι μεταβολές από 23 οC σε 27 οC και 23 οC σε 15 οC. Ανάμεσα τους βέλτιστη απόδοση ως προς την παραγωγή βιομάζας και DHA εμφάνισε η θερμοκρασία των 23 οC, με συγκέντρωση DHA 0,75 g/L. Η μεταβολή από 23 σε 15 οC ευνόησε τη συσσώρευση λιπαρών αλλά η τόσο χαμηλή θερμοκρασία εμπόδισε την ανάπτυξη. Στα πλαίσια αύξησης κλίμακας προγενέστερων μελετών μελετήθηκαν ως πηγές αζώτου για την ανάπτυξη του μικροφύκους εκχύλισμα ζύμης και αμμωνιακά σε καλλιέργειες ημι-διαλείποντος έργου. Η σύγκριση πραγματοποιήθηκε σε δύο λόγους C/N, 45,9 και 8,9 για την κάθε πηγή. Στις καλλιέργειες που εξετάστηκαν καλύτερη πηγή αζώτου κρίθηκε το εκχύλισμα ζύμης και καλύτερη τιμή λόγου C/N 8,9 ως προς την απόδοση βιομάζας και την παραγωγή DHA, με τελική συγκέντρωση DHA 1,32 g/L. Τέλος, χρησιμοποιήθηκε συνδυαστική τροφοδοσία γλυκόζης και οξικού οξέος αποσκοπώντας στην ενίσχυση της παραγωγής λιπαρών με ταυτόχρονη ενεργοποίηση του μεταβολικού μονοπατιού της γλυκόλυσης και της άμεσης παραγωγής ακετυλο-συνενζύμου Α από το οξικό. Σε καλλιέργειες ημι-διαλείποντος έργου του μικροφύκους μελετήθηκε η προσθήκη ποσότητας γλυκόζης που αντιστοιχούσε στο 6%, 3%, 1,2% και 0,6% επί των συνολικών mol του άνθρακα. Από τα αποτελέσματα είναι φανερό ότι συνέβη καταστολή του μεταβολισμού του άνθρακα λόγω της παρουσίας της γλυκόζης στα ποσοστά 6 και 3%. Ταυτόχρονη κατανάλωση επιτεύχθηκε στις ποσότητες γλυκόζης 1,2 και 0,6% αλλά δεν παρατηρήθηκε ενίσχυση της παραγωγής λιπιδίων καθ’ όλη την διάρκεια της καλλιέργειας. Σε όλες τις συνδυαστικές καλλιέργειες παρατηρήθηκε αυξημένη τελική παραγωγή βιομάζας λόγω της παρουσίας της γλυκόζης, με εξαίρεση εκείνη με 0,6% γλυκόζη.	el
heal.advisorName	Τόπακας, Ευάγγελος	el
heal.committeeMemberName	Μαμμά, Διομή	el
heal.committeeMemberName	Παπαγιαννάκος, Νικόλαος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Σύνθεσης και Ανάπτυξης Βιομηχανικών Διαδικασιών (IV). Εργαστήριο Βιοτεχνολογίας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	141 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false
heal.fullTextAvailability	false