La producción comercial de ( beta - caroteno Dunaliella salina en estanques abiertos

La producción comercial de ( beta - caroteno Dunaliella salina en estanques abiertos

El halófilas verde alga unicelular Dunaliella salina es una importante fuente comercial de caroteno . El proceso de cultivo de algas utilizado en Australia Occidental se describe y se compara con el proceso utilizado en otros sitios , y se revisan las ventajas y desventajas de estos procesos . También se discuten " cosecha " de extracción y formulación

Caroteno es un carotenoide C40 que se encuentra en todas las plantas verdes en el que se localizan en el cloroplasto. Su principal uso comercial es en la industria alimentaria , donde se utiliza como colorante en la margarina , productos de panadería y otros productos alimenticios ( KHiui , 1982 ) . Caroteno también se ha demostrado ser un buen eliminador de radicales libres y otras especies reactivas ( Krinsky , 1979 ) y parece tener un papel como agente protector contra el cáncer. En los últimos años , mucha evidencia clínica ha acumulado en esta actividad potencial de cáncer de protección de caroteno ( Ibrahim et a1, 1977 ; . Mathews -Roth , 1982 ; . Schwartz et a1, 1986 ) y , como una prueba más acumula , esto debe convertirse en una aplicación importante adicional de caroteno. En la actualidad , la mayor parte de la JJ- caroteno disponible en el mercado ( trans- JJ- caroteno ) es producido por medios sintéticos ( Isler , 1979) y se vende por alrededor de $ 600 AUS · kg - 1 ( = $ U.S . 500 ) . En los últimos años , sin embargo , se ha desarrollado una creciente demanda de mercado para JJ -caroteno natural

El volvocalean alga verde Dunaliella salina Teodoresco tiene el contenido más alto de células JJ- caroteno de cualquier organismo , con concentraciones de hasta el 14 % del peso seco de haber sido reportados ( Mil'ko , 1963; Aasen et al., 1969 ) . Massyuk (1966 ) propuso por primera vez que esta alga podría ser una fuente natural adecuada de JJ- caroteno y durante varios años llevado a cabo ensayos sobre la cultura Dunaliella en Ucrania ( Massyuk y Abdulla , 1969) . En la obra de la década de 1970 sobre la producción de JJ- caroteno usando D. salina comenzado en varias otras partes del mundo , y en 1986 la producción comercial comenzó en Australia , los EE.UU. y en Israel ( Borowitzka y witzka borohidruro , 1988a ) . En este trabajo se describen varios aspectos del proceso de producción JJ- caroteno comercial utilizando D. salina y señalamos algunos de los pasos críticos en este proceso .

Dunaliella salina es el alga eucariota más tolerante a la sal conocida y puede crecer en medios saturados ( > 30 % w / v) con NaCl ( Borowitzka y Brown, 1979 ) . D. salina también es muy tolerante a las altas temperaturas y densidades de flujo de fotones de alta ( Borowitzka y Borowitzka , 1988a) .

Desarrollo de condiciones de cultivo en masa ha requerido la optimización de las condiciones de crecimiento a fin de producir la máxima cantidad de jj- caroteno por unidad de tiempo y volumen de cultivo . Esto se ha complicado por el hecho de que las condiciones que conducen a un crecimiento celular máximo son diferentes de las que conducen a la acumulación máxima de , a- caroteno en la célula. Por ejemplo, D. salina tiene una salinidad óptima para el crecimiento de alrededor de 18 a 21 % de NaCl , mientras que el contenido máximo de jj- caroteno se alcanza a una salinidad de > 27 % de NaCl ( Borowitzka et al., 1984

Del mismo modo , la acumulación de carotenos es más alto en condiciones limitantes de nitrógeno donde se reduce el crecimiento.

Con base en estas y otras observaciones, los primeros trabajadores propusieron un proceso de dos etapas para el crecimiento (Chen y Chi, 1981), que consiste en una etapa de crecimiento en alrededor de 18% de NaCl y con suficiente nitrógeno para alcanzar el máximo de biomasa, seguido de un carotenoide acumulación etapa a una salinidad de aproximadamente 27% condiciones de NaCl y N limitantes (Borowitzka et al., 1986). Sin embargo, los estudios de campo temprana y análisis económicos mostraron pronto que tal proceso no era viable por varias razones: (1) En las bajas salinidades, la depredación por protozoos, especialmente por Cladotricha sigmoidea y Heteroamoeba sp. a menudo condujo a una rápida destrucción de la biomasa de algas en los estanques (Post et al, 1983;. Borowitzka et al., 1986); (2) En las bajas salinidades la especie Dunaliella no carotenogénicos, D. viridis Teodoresco, que siempre se produce colaboración con D. salina en estanques al aire libre, podrían superar D. salina (Borowitzka et al, 1986;. Moulton et al ., 1987b); y (3) El proceso de dos pasos es una labor intensiva y requiere un mayor área de estanque y es por lo tanto demasiado caro

Como resultado de estas consideraciones , un proceso semi- continuo , operando a una salinidad intermedia fue finalmente elegido ( Borowitzka et al, 1986 ; . . Moulton et al, 1987a) . La salinidad se ha optimizado para una máxima producción de l1 -caroteno por unidad

tiempo en el estanque. Las concentraciones de nutrientes también se han optimizado .

Los principales nutrientes añadidos a los estanques son nitrógeno , fosfato y una forma de quelatos de hierro. Dependiendo de la salmuera utilizada , oligoelementos también puede tener que ser añadido (Ben Amotz et al, 1982 ; . Ben Amotz y Avron , 1983 ; Borowitzka y

Borowitzka , 1988a , 1988b ) . El Ca : Mg y Cl : S04 - relación de las salmueras utilizadas en la cultura también pueden afectar el crecimiento y la carotenogénesis ( Ben Amotz y Avron , 1983) y deben ser considerados cuando se selecciona la fuente de las salmueras para el crecimiento

Otra consideración para la cultura de masas comercial es el diseño del estanque. Por ejemplo, israelíes y estadounidenses operaciones usan variantes de la rueda de paletas "rodadura" estanques del diseño desarrollado originalmente por Oswald (1988), mientras que las operaciones en Australia utilizan grandes estanques no agitadas (Borowitzka y Borowitzka, 1988a). Los grandes estanques no agitadas (no agitado que no sea mediante la mezcla del viento) utilizados por Western Biotechnology Ltd. en su planta de producción en Hutt laguna, Australia Occidental, tienen una biomasa de algas más bajo que el que se lograría si se utilizaron estanques de tipo pista de rodadura; sin embargo, esta biomasa inferior está compensado por el coste reducido en gran medida de la construcción de estanques y mantenimiento. Los estanques de "naturales" utilizadas en Australia también tienen otra ventaja sobre los estanques alineados utilizados en otros lugares. Forrados de plástico estanques casi siempre tienen problemas con la acumulación de burbujas de gas bajo el forro de plástico y estos deben ser superados de manera efectiva "esterilizar" el suelo bajo el revestimiento.

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