Potential usage and growth optimization of diatom Phaeodactylum tricornutum for biofuel and some value-added compounds
Yükleniyor...
Dosyalar
Tarih
2017
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Ege Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
In this study, the optimum cultivation temperature, light intensity, and aeration rate conditions for the growth of a diatom, Phaeodactylum tricornutum, in the F/2 medium were confirmed to be 22°C, 341 µmol m-2s-1, and 3.5 L min-1, respectively with the help of Response Surface Methodology. The Ratkowsky's square root model, the Monod-type expression, and their conjunction showed the best fit to the experimental data with the smallest average relative deviation values of 2.09, 1.90, and 4.17%, respectively. The optimum Soxhlet extraction conditions applied to the stock total lipid fraction were determined as n-hexane/biomass ratio of 300/1, HRL of 6 and extraction time of 6 h. Chloroform/methanol (1/1) mixture was found to present the highest total lipid yield of 61.1%. Using this lipid fraction, the optimum transesterification reaction conditions were confirmed to be a methanol/oil molar ratio of 2000/1, a sodium hydroxide/oil weight percentage of 100% and a reaction time of 16 h. The fatty acid methyl ester (FAME) and reaction yields implied that n-hexane was more selective for targeted triacylglycerols, whereas chloroform/methanol extracted lipid contained many impurities, which could not be converted to biodiesel. The fatty acid composition profile of P. tricornutum proved that the higher proportions of palmitoleic acid and palmitic acid, and smaller proportions of myristic acid and eicosapentaenoic acid (EPA) existed in its lipid content. The optimization studies revealed that the maximum FAME yield of 99.7% was achieved with the lipid phase obtained from the biomass cultivated at a temperature of 10°C, a light intensity of 431 µmol m-2 s-1 and an aeration rate of 3.0 L min-1. Besides the biodiesel potential of P. tricornutum, it was concluded that the extracts, obtained using conventional ethanol/water extraction applied to the biomass remaining after the Soxhlet extraction, exhibited a high total phenolic content and antioxidant capacity.
Bu çalışmada, bir diyatome olan Phaeodactylum tricornutum'un F/2 ortamında büyümesi için optimum yetiştirme sıcaklığı, ışık şiddeti ve havalandırma hızı koşulları, Cevap Yüzey Yöntemi yardımıyla, sırasıyla 22°C, 341 μmol m-2s-1 ve 3.5 L min-1 olarak tespit edilmiştir. Ratkowsky'nin karekök modelinin, Monod-tipi ifadenin ve bunların birleşiminin sırasıyla %2.09, 1.90 ve 4.17 ile en küçük ortalama bağıl sapma değerlerini sağlayarak deneysel sonuçlara en iyi uyumu gösterdiği saptanmıştır. Stok biyokütleden elde edilen stok toplam lipit fraksiyonuna uygulanan optimum Soxhlet ekstraksiyon koşulları; n-hegzan/biyokütle oranı 300/1, ısıtma hızı seviyesi 6 ve ekstraksiyon süresi 6 saat olarak belirlenmiştir. Kloroform/metanol (1/1) karışımının %61.1 ile en yüksek toplam lipit verimi sağlayan çözgen sistemi olduğu sonucuna varılmıştır. Stok toplam lipit fraksiyonunu kullanılarak, optimum transesterifikasyon tepkimesi koşulları; 2000/1 metanol/yağ molar oranı, %100 sodyum hidroksit/yağ ağırlığı yüzdesi ve 16 saat tepkime süresi olarak belirlenmiştir. Yağ asidi metil esteri (YAME) ve tepkime verimlerinin daha yüksek olması, n-hegzanın, kloroform/metanol (1/1) karışımına kıyasla trigliserit açısından daha seçici olduğunu ve bu karışım ile ekstrakte edilen lipitlerin biyodizele dönüştürülemeyen birçok safsızlığı içerdiğini göstermiştir. P. tricornutum'un yağ asidi kompozisyonunun daha yüksek oranlarda palmitoleik asit, palmitik asit ve daha küçük oranlarda miristik asit ve eikosapentaenoik asit (EPA)'ten oluştuğu kanıtlanmıştır. RSM ile yapılan optimizasyon çalışmaları, %99.7 maksimum YAME verimine 10°C sıcaklık, 431 μmol m-2 s-1 ışık şiddeti ve 3.0 L min-1 havalandırma hızı koşullarında yetiştirilen biyokütleden elde edilen yağ fazı ile ulaşıldığı sonucunu ortaya koymuştur. P. tricornutum'un biyodizel potansiyelinin yanı sıra, Soxhlet ekstraksiyonundan sonra kalan biyokütleye uygulanan geleneksel etanol/su ekstraksiyonu yoluyla elde edilen özütlerinin, toplam fenolik içerik ve antioksidan kapasitesinin yüksek olduğu sonucuna varılmıştır.
Bu çalışmada, bir diyatome olan Phaeodactylum tricornutum'un F/2 ortamında büyümesi için optimum yetiştirme sıcaklığı, ışık şiddeti ve havalandırma hızı koşulları, Cevap Yüzey Yöntemi yardımıyla, sırasıyla 22°C, 341 μmol m-2s-1 ve 3.5 L min-1 olarak tespit edilmiştir. Ratkowsky'nin karekök modelinin, Monod-tipi ifadenin ve bunların birleşiminin sırasıyla %2.09, 1.90 ve 4.17 ile en küçük ortalama bağıl sapma değerlerini sağlayarak deneysel sonuçlara en iyi uyumu gösterdiği saptanmıştır. Stok biyokütleden elde edilen stok toplam lipit fraksiyonuna uygulanan optimum Soxhlet ekstraksiyon koşulları; n-hegzan/biyokütle oranı 300/1, ısıtma hızı seviyesi 6 ve ekstraksiyon süresi 6 saat olarak belirlenmiştir. Kloroform/metanol (1/1) karışımının %61.1 ile en yüksek toplam lipit verimi sağlayan çözgen sistemi olduğu sonucuna varılmıştır. Stok toplam lipit fraksiyonunu kullanılarak, optimum transesterifikasyon tepkimesi koşulları; 2000/1 metanol/yağ molar oranı, %100 sodyum hidroksit/yağ ağırlığı yüzdesi ve 16 saat tepkime süresi olarak belirlenmiştir. Yağ asidi metil esteri (YAME) ve tepkime verimlerinin daha yüksek olması, n-hegzanın, kloroform/metanol (1/1) karışımına kıyasla trigliserit açısından daha seçici olduğunu ve bu karışım ile ekstrakte edilen lipitlerin biyodizele dönüştürülemeyen birçok safsızlığı içerdiğini göstermiştir. P. tricornutum'un yağ asidi kompozisyonunun daha yüksek oranlarda palmitoleik asit, palmitik asit ve daha küçük oranlarda miristik asit ve eikosapentaenoik asit (EPA)'ten oluştuğu kanıtlanmıştır. RSM ile yapılan optimizasyon çalışmaları, %99.7 maksimum YAME verimine 10°C sıcaklık, 431 μmol m-2 s-1 ışık şiddeti ve 3.0 L min-1 havalandırma hızı koşullarında yetiştirilen biyokütleden elde edilen yağ fazı ile ulaşıldığı sonucunu ortaya koymuştur. P. tricornutum'un biyodizel potansiyelinin yanı sıra, Soxhlet ekstraksiyonundan sonra kalan biyokütleye uygulanan geleneksel etanol/su ekstraksiyonu yoluyla elde edilen özütlerinin, toplam fenolik içerik ve antioksidan kapasitesinin yüksek olduğu sonucuna varılmıştır.
Açıklama
Anahtar Kelimeler
Phaeodactylum Tricornutum, Growth Rate, Kinetic Modeling, Biodiesel, Phenolic Content, Antioxidant Capacity, Phaeodactylum Tricornutum, Büyüme Hızı, Kinetik Modelleme, Biyodizel, Fenolik İçerik, Antioksidan Kapasitesi
