Παραγωγή ωμέγα-3 λιπαρών οξέων από ετερότροφα συστήματα καλλιέργειας του μικροφύκους Crypthecodinium conhii χρησιμοποιώντας ως υπόστρωμα λιγνινοκυτταρινούχο βιομάζα

Κωστόπουλος, Παναγιώτης; Kostopoulos, Panos

dc.contributor.author	Κωστόπουλος, Παναγιώτης	el
dc.contributor.author	Kostopoulos, Panos	en
dc.date.accessioned	2020-12-01T07:59:25Z
dc.date.available	2020-12-01T07:59:25Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/52110
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.19808
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/gr/	*
dc.subject	Ωμέγα-3	el
dc.subject	Λιπαρά οξέα	el
dc.subject	Βιομάζα	el
dc.subject	Λιγνινοκυτταρινούχα	el
dc.subject	Ιχθυέλαιο	el
dc.subject	Omega	en
dc.subject	Conhii	el
dc.subject	Crypthecodinium cohnii	el
dc.subject	Omega-3	en
dc.subject	Fatty acids	en
dc.subject	Biomass	en
dc.subject	Lignocellulosic	en
dc.subject	Lignocellulosic biomass	en
dc.subject	Crypthecodinium cohnii	en
dc.subject	Dinoflagellate	en
dc.subject	Microalgae	en
dc.subject	Substrate	en
dc.subject	Μικροφύκη	el
dc.title	Παραγωγή ωμέγα-3 λιπαρών οξέων από ετερότροφα συστήματα καλλιέργειας του μικροφύκους Crypthecodinium conhii χρησιμοποιώντας ως υπόστρωμα λιγνινοκυτταρινούχο βιομάζα	el
dc.title	Omega-3 Fatty acid production via heterotrophic cultivation systems of microalgae Crypthecodinium conhii, using lignocellulosic biomass as substrate	en
heal.type	bachelorThesis
heal.secondaryTitle	Παραγωγή vegan ωμέγα-3 λιπαρών οξέων	el
heal.secondaryTitle	Omega-3 Fatty acid production (vegan)	en
heal.classification	Βιοτεχνολογία	el
heal.classification	Biotechnology	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-09-30
heal.abstract	Τα μικροφύκη καλλιεργούνται σε παγκόσμιο επίπεδο για την παραγωγή ευρέος φάσματος προϊόντων υψηλής αξίας που χρησιμοποιούνται σε πολλούς τομείς της βιομηχανίας. Η παραγωγή ωμέγα-3 πολυακόρεστων λιπαρών οξέων (PUFAs) κρίνεται ως ιδιαίτερα ελκυστική τεχνολογία, καθώς τα εν λόγω έλαια έχουν υψηλή περιεκτικότητα σε εικοσαπεντανοϊκό οξύ (EPA) και εικοσιδυοεξενοϊκό οξύ (DHA) τα οποία είναι ευρέως αναγνωρισμένα ως σημαντικά διατροφικά στοιχεία και μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε φαρμακευτικά σκευάσματα και συμπληρώματα διατροφής με στόχο τη βελτίωση της υγείας των καταναλωτών και την πρόληψη ασθενειών. Ετεροτροφικά συστήματα θαλάσσιων μικροφυκών της συνομοταξίας των Δινομαστιγωτών, όπως εκείνα του είδους Crypthecodenium cohnii, έχουν την ικανότητα να αναπτύσσονται χρησιμοποιώντας διάφορες πηγές άνθρακα (όπως γλυκόζη) και να συσσωρεύουν υψηλά ποσοστά λιπαρών οξέων στο εσωτερικό τους. Ο στόχος της συγκεκριμένης εργασίας ήταν η ανάπτυξη αποτελεσματικών μεθόδων καλλιέργειας μικροφυκών για τη μετατροπή φθηνών οργανικών πηγών άνθρακα (λιγνινοκυτταρινούχα υποστρώματα και συγκεκριμένα πριονίδια ξύλου οξιάς) σε πολυακόρεστα ω-3 λιπαρά οξέα μέσω διεργασιών μικροβιακών ζυμώσεων με κύτταρα του μικροφύκους C. cohnii. Πραγματοποιήθηκε φυσικοχημική προκατεργασία ήπιας οργανολυτικής κλασμάτωσης του υλικού με τη χρήση οργανικών διαλυτών, σε διαφορετικές συνθήκες θερμοκρασίας και χρόνου, προκειμένου να επιτευχθεί η παραγωγή στερεού κλάσματος με υψηλό ποσοστό ανάκτησης κυτταρίνης και ημικυτταρίνης. Ακολούθησε ενζυμική υδρόλυση και τα σάκχαρα που παράχθηκαν αξιοποιήθηκαν ως πηγή άνθρακα για την παραγωγή ωμέγα-3 λιπαρών οξέων από τα κύτταρα του μικροφύκους σε καλλιέργειες μικρής κλίμακας, σε σύστημα ανακινούμενων φιαλών. Τα αποτελέσματα έδειξαν πως τα σάκχαρα από την υδρόλυση της βιομάζας έδωσαν ικανοποιητικά αποτελέσματα ως προς την απόδοση των παραγόμενων προϊόντων, με τα συνολικά λιπαρά να φτάνουν σε ποσοστό ως και 22.6% του ξηρού βάρους των κυττάρων. Η παραγωγή των ωμέγα-3 λιπαρών οξέων, και συγκεκριμένα του DHA, έφτασε μέχρι και 56.2% του βάρους των συνολικών λιπαρών οξέων, αφήνοντας περιθώρια προς περαιτέρω βελτίωση των συνθηκών της καλλιέργειας σε σάκχαρα προερχόμενα από τη βιομάζα και λαμβάνοντας υπόψιν τυχόν αναστολή της ανάπτυξης των μικροφυκών από ενώσεις-παρεμποδιστές που δημιουργούνται στο υδρόλυμα της βιομάζας μετά την προκατεργασία. Η χρήση λιγνινοκυτταρινούχας βιομάζας για την παραγωγή συστατικών υψηλής προστιθέμενης αξίας, όπως τα ω-3 λιπαρά οξέα, προσφέρει μια οικονομικά ανταγωνιστική και συμφέρουσα εναλλακτική σε σχέση με τις ήδη υπάρχουσες τεχνολογίες και προάγει τη βιωσιμότητα και την αειφόρο ανάπτυξη.	el
heal.abstract	Microalgae are cultivated worldwide to produce a wide range of high value products, which are used in many industries. The production of omega-3 polyunsaturated fatty acids (PUFAs) is a particularly attractive technology as these oils have a high content of eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA) which are both widely recognized as important dietary nutrients and can be used as nutritional supplements to improve consumer health and prevent diseases. Heterotrophic cultivation of dinoflagellates, such as those of Crypthecodenium cohnii, can grow using various carbon sources (such as glucose) and accumulate high fatty acids within them. The aim of this work was to develop effective microbial heterotrophic culture methods for the conversion of cheap organic carbon sources (lignocellulosic substrates and particularly beech wood sawdust) into polyunsaturated omega-3 fatty acids by microbial fermentation processes of C. conhii cells. Physicochemical pretreatment of mild organolytic fractionation of the material was carried out using organic solvents, at different temperatures and time conditions, in order to produce a solid fraction with a high rate of cellulose and hemicellulose recovery. Enzymatic hydrolysis was then carried out and the produced sugars were harvested as the carbon source to produce omega-3 fatty acids from the microalgae cells in small scale cultures, in a shake flask system. The results showed that the hydrolyzed sugars from the biomass yielded satisfactory amounts of the products, with the percentage of the total fatty acids reaching up to 22.6% of the cell dry weight. Production of omega-3 fatty acid DHA, reached up to 56.2% by weight of total fatty acids, leaving room for further improvement of the cultivation conditions in biomass-derived sugars and considering any potential delay of growth, from inhibitor compounds created in biomass hydrolysis after pretreatment. The use of lignocellulosic biomass to produce high value-added ingredients, such as omega-3 fatty acids, offers an economically competitive and advantageous alternative to existing technologies. In addition, it promotes sustainability and lasting development	en
heal.advisorName	Τόπακας, Εύαγγελος	el
heal.advisorName	Topakas, Evaggelos	en
heal.advisorName	Καρναούρη, Ανθή	el
heal.advisorName	Karnaouri, Anthi	en
heal.committeeMemberName	Τόπακας, Ευάγγελος
heal.committeeMemberName	Κέκος, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Κορδάτος, Κωνσταντίνος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Σύνθεσης και Ανάπτυξης Βιομηχανικών Διαδικασιών (IV). Εργαστήριο Βιοτεχνολογίας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.fullTextAvailability	false