اثر روغن زیتون بر تولید اسیدهای چرب امگا در مخمر یارروویا لیپولیتیکا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی دانشگاه مراغه

2 دانشجوی کارشناسی ارشد بیوتکنولوژی میکروبی دانشکده علوم دانشگاه مراغه

چکیده

میکروارگانیسم‌های روغنی بیش از 20 درصد وزن خشک خودشان چربی تولید می‌کنند. اسیدهای چرب امگا، به عنوان اسیدهای چرب ضروری برای تغذیه انسان، توسط این میکروارگانیسم‌‌ها تولید می‌شود. بررسی اثر روغن زیتون بر روی تولید اسیدهای چرب امگا توسط مخمر یارروویا لیپولیتیکا هدف این تحقیق بود. مخمر در محیط کشت حاوی روغن زیتون کشت داده شد و سپس برای شمارش تعداد سلول‌ها و استخراج چربی میکربی به مدت چهار روز نمونه برداری شد. بیشترین مقدار چربی و وزن خشک به ترتیب با مقدار 32/5 و 2/10 گرم در لیتر پس از سه روز به ‌دست آمد. نتایج تجزیه و تحلیل نیم رخ اسیدهای چرب نشان داد که هر دو اسیدهای چرب اشباع و غیراشباع در چربی میکربی حاصل وجود دارند. حدود 62/2 گرم در لیتر اسید چرب امگا تولید شد که به ترتیب میزان اسید اولئیک، اسید لینولئیک و اسید گوندئیک 37/2 ، 2/0 و 05/0 گرم در لیتر بودند. اسیدهای چرب غیر اشباع امگا 6 (اسید لینولئیک) و 9 (اسید اولئیک و اسید گوندوئیک) تولید شده توسط مخمر در محیط حاوی روغن زیتون را می‌توان در محصولات دارویی و تغذیه‌ای به کار رود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

The effect of olive oil on the production of omega fatty acids in Yarrowia lipolytica

نویسندگان [English]

  • Farshad Darvishi 1
  • Nahideh Salmani 2

1 University of Maragheh

2 University of Maragheh

چکیده [English]

Oleaginous microorganisms produce lipid more than 20% of their dry weight. Omega fatty acids, as essential fatty acids for human nutrition, produce by these microorganisms. Investigating the effect of olive oil on omega fatty acids production by Yarrowia lipolytica was the aim of this study. The yeast was cultured in a medium containing olive oil and then was sampled during four days for cell counting and microbial lipid extraction. Maximum lipid and dry weight were obtained 5.32 and 10.2 g/L after three days, respectively. Fatty acid profile analysis showed that both of saturated and unsaturated fatty acids are in the resulting microbial lipid. About 2.62 g/L of omega fatty acids were produced that amount of oleic acid, linoleic acid and gondoic acid were 2.37, 0.2 and 0.05 g/L, respectively. Results showed that omega-6 fatty acid (linoleic acid) and omega-9 fatty acids (oleic and gondoic acids) produced by Y. lipolytica in medium containing olive oil can be used in pharmaceutical and nutraceutical products.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Oleaginous Microorganism
  • Microbial Fat
  • Fatty acid profile
  • Saturated fatty acid
  • Unsaturated fatty acid

اثر روغن زیتون بر تولید اسیدهای چرب امگا در مخمر یارروویا لیپولیتیکا

فرشاد درویشی* و ناهیده سلمانی

مراغه، دانشگاه مراغه، دانشکده علوم

تاریخ دریافت: 14/11/96              تاریخ پذیرش: 3/4/97

چکیده

میکروارگانیسم­های روغنی بیش از 20 درصد وزن خشک خودشان چربی تولید می‌کنند. اسیدهای چرب امگا، به عنوان  اسیدهای چرب ضروری برای تغذیه انسان، توسط این میکروارگانیسم­­ها تولید می‌شود. بررسی اثر روغن زیتون بر روی تولید اسیدهای چرب امگا توسط مخمر یارروویا لیپولیتیکا هدف این تحقیق بود. مخمر در محیط کشت حاوی روغن زیتون کشت داده شد و سپس برای شمارش تعداد سلول­ها و استخراج چربی میکربی به مدت چهار روز نمونه برداری شد. بیشترین مقدار چربی و وزن خشک به ترتیب با مقدار 32/5 و 2/10 گرم در لیتر پس از سه روز به ‌دست آمد. نتایج تجزیه و تحلیل نیم رخ اسیدهای چرب نشان داد که هر دو اسیدهای چرب اشباع و غیراشباع در چربی میکربی حاصل وجود دارند. حدود 62/2 گرم در لیتر اسید چرب امگا تولید شد که به ترتیب میزان اسید اولئیک، اسید لینولئیک و اسید گوندئیک  37/2 ، 2/0 و  05/0 گرم در لیتر بودند. اسیدهای چرب غیر اشباع امگا 6 (اسید لینولئیک) و 9 (اسید اولئیک و اسید گوندوئیک) تولید شده توسط مخمر در محیط حاوی روغن زیتون را می­توان در محصولات دارویی و تغذیه­ای به کار رود.

واژه­های کلیدی: میکروارگانیسم روغنی، چربی میکروبی، نیم رخ اسیدچرب، اسید چرب اشباع، اسید چرب غیر اشباع.

* نویسنده مسئول، تلفن: 37278900-041، پست الکترونیکی:  [email protected]

مقدمه

 

به طور معمول میکروارگانیسم­هایی (باکتری­ها، مخمرها، کپک­ها و ریزجلبک­ها) که قادر به ذخیره­ی چربی بیشتر از 20 درصد وزن خشک خود هستند، به عنوان میکروارگانیسم روغنی شناخته می­شوند، در شرایط کمبود نیتروژن می­توانند به 70 درصد وزن زیست توده یا بیشتر نیز برسند. به چربی تولید شده توسط این میکروارگانیسم­ها چربی میکربی یا چربی تک سلولی گفته می­شود ( 32، 26، 21، 17). تولید چربی میکربی به دلیل توانایی و ظرفیت میکروارگانیسم­های روغنی گوناگون برای تولید چربی­هایی با کاربردهای پزشکی و رژیمی مانند اسیدچرب غیر اشباع گاما اسید لینولنیک (γ-linoleic acid)، مورد توجه خاصی قرار گرفته است (27، 4). مخمرهای روغنی مختلفی به عنوان تولیدکنندگان مناسب اسیدهای چرب در نظر گرفته می­شوند (12). تری آسیل گلیسرول­های ساخته شده از اسیدهای چرب بلند زنجیره از ترکیبات اصلی چربی­های ذخیره شده هستند (31). اولین بار در سال 1929 بعد از مشاهده بیماری بافت مردگی در نواحی نزدیک به دم در رت­های ویستار محروم از دریافت چربی در رژیم غذایی، اهمیت اسیدهای چرب مطرح شد و پس از آن شناخت اهمیت و نقش چربی­ها، پیش­سازها و مشتقات آن­ها افزایش یافت. در دهه­های اخیر رشد چشمگیری در تمایل به تولید اسیدهای چرب غیراشباع از منابع میکربی به وجود آمده است (30، 20، 6). اسیدهای چرب دارای بیش از یک پیوند دوگانه و غیراشباع در پیشگیری و یا درمان بیماری­ها و اختلالات مهمی مانند سرطان، بیماری­های قلبی عروقی، بیماری­های خود ایمنی، اختلالات مغزی، چاقی و دیابت، دارای کاربرد بوده و نیز رژیم متعادل حاوی اسیدهای چرب امگا- 3 و امگا- 6 از روغن­های گیاهی، غذاهای دریایی و مکمل­ها در طی رشد جنین و نوزادان پیشنهاد می­شود. رایج­ترین منبع اسیدهای چرب دارای بیش از یک پیوند دوگانه و غیراشباع روغن ماهی است ولی به علت بوی نامطلوب و پایداری کم و حضور آلاینده­هایی مانند فلزات سنگین و ترکیبات جهش­زا در محیط پرورش ماهی­ها، استفاده از روغن­های ماهی به عنوان افزودنی غذایی با محدودیت­های  قابل توجهی مواجه می­باشد. بنابراین چربی میکربی به علت دارا بودن این اسیدهای چرب به عنوان جایگزینی مناسب در نظر گرفته می­شود (7، 5، 2).

مخمرها توانایی تولید چربی از منابع کربنی گوناگون حتی از چربی موجود در محیط کشت را دارا هستند در حقیقت قادر به ایجاد تنوع در ترکیب چربی با جایگزین کردن اسیدهای چرب موجود در تری­گلیسیریدها با اسیدهای چرب موجود در محیط کشت هستند (13،1). در تحقیق حاضر از یارروویا لیپولیتیکا که قارچی دی­مورف و نامتعارفاست استفاده گردید که در ابتدا با نام کاندیدا لیپولیتیکا شناخته می­شد ولی در سال 1980 توسط وان در والتو آرکس به دلیل توانایی بالا در تجزیه­ی ان-پارافین­ها و روغن­ها اسم یارروویا لیپولیتیکا برای این قارچ انتخاب شد (24، 11، 10، 3). این مخمر که تا حدود 40 درصد وزن خشک خود را می­تواند چربی ذخیره کند میکروارگانیسمی مهم با کاربردهای بیوتکنولوژیکی است که از فرآورده­های اصلی به دست آمده از آن می­توان پروتئین تک سلولی، اسیدهای آلی مانند اسید سیتریک، آنزیم­ها (پروتئازها، لیپازها، استرازها و فسفاتازها)، و چربی میکربی را نام برد (24، 10). اسید لینولئیک (9,12-Octadecadienoic acid) که جز اسیدهای چرب امگا 6 است از اسیدهای چرب ضروری بوده و نقش مهمی در سلامتی دارد از اسیدهای چرب ذخیره شده در یارروویا لیپولیتیکا می­باشد (15، 9). به طور کلی اسیدهای چرب امگا 3 با شروع پاسخ­های ضد التهابی و اسیدهای چرب امگا 6 با پاسخ­های پیش التهابی در ارتباط هستند. اسیدهای چرب غیر ضروری امگا 9 به عنوان ترکیبات ضروری برای دیگر مسیرهای متابولیکی که ممکن است ریسک بیماری­ها را تحت تأثیر قرار دهند عمل می‌کنند (18). با توجه به اهمیت غیر قابل انکار اسیدهای چرب امگا، هدف این تحقیق بررسی اثر روغن زیتون به عنوان منبع کربن برتولید اسیدهای چرب امگا با استفاده از مخمر یارروویا لیپولیتیکا بود.

مواد و روشها

مواد شیمیایی: همه مواد استفاده شده در این تحقیق از شرکت مرک آلمان خریداری شد. روغن زیتون با درجه صنعتی از کارخانه روغنکشی وراویز رودبار واقع در استان گیلان تهیه گردید.

سویه مخمری: در این تحقیق از مخمر یارروویا لیپولیتیکا سویه Yarrowia lipolytica CBS6303  که از کلکسیون CBS (Centraalbureau voor Schimmelcultures) هلند خریداری شده بود، استفاده گردید.

تهیه مایه تلقیح: برای تهیه کشت تازه و فعال­سازی مخمر از محیط YPD (Yeast Extract Peptone Dextrose Agar) استفاده گردید که سویه­ی مخمر پس از کشت، در دمای 29 درجه­ی سانتیگراد به مدت 24 ساعت، گرمخانه­گذاری شد. سپس به 20 میلی­لیتر محیط پیش تولید که در ارلن مایر 100 میلی­لیتری تهیه شده بود منتقل گردید که حاوی گلوکز 15 گرم بر لیتر، پپتون 1 گرم بر لیتر، عصاره مخمر 5/0 گرم بر لیتر، پتاسیم دی‌هیدروژن فسفات 1 گرم بر لیتر و سولفات منیزیم 5/0 گرم بر لیتر بود و به مدت 24 ساعت با دمای 29 درجه سانتیگراد و 200 دور در دقیقه گرمخانه­گذاری شد (25).

تهیه­ محیط تولید: ترکیبات محیط تولید شامل روغن زیتون 30 میلی­لیتر در لیتر، پپتون 1 گرم در لیتر، عصاره مخمر 1 گرم در لیتر، سولفات منیزیم 5/1 گرم در لیتر، فسفات دی‌هیدروژن پتاسیم 7 گرم در لیتر، فسفات دی‌هیدروژن سدیم 2 گرم در لیتر بود که در آب مقطر حل و در اتوکلاو استریل شد (25). در کشت شاهد به جای استفاده از روغن زیتون به عنوان منبع کربن از محیط استاندارد که حاوی گلوکز به عنوان منبع کربن است با همان مقدار 30  گرم در لیتر استفاده گردید.

اندازه­گیری وزن خشک زیست توده: برای اندازه­گیری وزن خشک زیست توده­ی تولیدی، یک میلی لیتر از محیط کشت به ویال از قبل وزن شده منتقل و به مدت پنج دقیقه با چرخش 4000 دور در دقیقه با دمای 4 درجه­ی سانتیگراد، سانتریفیوژ شد. رسوب به دست آمده با آب مقطر دو بار شستشو داده شد و سپس به مدت 24 ساعت تا رسیدن به وزن ثابت در آون 60 درجه­ی سانتیگراد قرار داده شد. بعد از 24 ساعت ویال­ها مجدداً وزن شدند و اختلاف وزن به ­دست آمده نشان­دهنده­ی مقدار زیست توده بر حسب گرم در لیتر بود (8).

سنجش میزان تولید چربی میکروبی: روش اصلاح شده بلیق و دایر برای سنجش میزان چربی تولیدی به کار رفت (23)، ابتدا مقدار 5 میلی لیتر از محیط کشت در شرایط استریل به فالکون 15 میلی لیتری منتقل شده و در سانتریفیوژ یخچال­دار 4000 دور در دقیقه و با دمای چهار درجه سانتیگراد به مدت 10 دقیقه سانتریفیوژ گردید. هفت میلی لیتر از محلولی شامل اسید کلریدریک و آب (60:80) به رسوب حاصل اضافه و جوشانده شد و بعد از جوشیدن، بلافاصله ارلن درون آب یخ قرار گرفت و سپس 30 میلی لیتر محلول مخلوط کلروفرم-متانول با نسبت 3 :2 اضافه و به مدت یک ساعت در انکوباتور شیکردار با دمای 37 درجه­ی سانتیگراد قرار داده شد. بعد از گذشت یک ساعت دو فاز،  فاز بالایی آبی و فاز زیرین آلی تشکیل شد که محلول زیرین جدا شده و در آون 80 درجه­ی سانتیگراد قرار داده شد تا خشک شده و به وزن ثابت برسد. سپس اختلاف وزن ارلن، قبل و بعد از خشک شدن محلول اندازه­گیری شد که مقدار حاصل، میزان چربی تولیدی را نشان می­دهد (23).

تعیین نیم­رخ اسید چرب با استفاده از روش کروماتوگرافی گازی- طیف­سنجی جرمی: برای تعیین پروفایل اسیدهای چرب سازنده لیپید میکربی به دست آمده، روش کروماتوگرافی گازی- طیف­سنجی جرمی مورد استفاده قرار گرفت. ابتدا لیپید میکربی در بنزن و متانولیک کلرید هیدروژن پنج درصد حل شده و به مدت دو ساعت رفلاکس شد، سپس محلول کلرید سدیم پنج درصد به محلول اضافه گردید و متیل استرهای اسیدهای چرب با هگزان استخراج شد. لایه­ی حاوی هگزان با محلول پتاسیم بی­کربنات پنج درصد شسته شده و توسط سولفات سدیم بی­آب، آبگیری آن انجام شد (29). یک میکرولیتر از متیل استر اسید چرب تهیه شده به دستگاه کروماتوگرافی گازی- طیف­سنجی جرمی مدل 7890B ساخت شرکت Agilent آمریکا، با ستون (30m ˣ 0.25mm ˣ 0.50 μm+10 m EZ-Guard) VF-5ms و دتکتور  FID با برنامه­ی دمایی 130 تا 180 درجه سانتیگراد با سرعت min/ºC 3 تزریق شد. طیف­های به دست آمده  با استفاده از نرم افزار و کتابخانه Wiley Registry® 10th Edition/NIST 2014 Mass Spectral  و استانداردهای لازم برای اسیدهای چرب مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.

نتایج

نتایج حاصل از وزن خشک کشت مخمر یارروویا لیپولیتیکا سویه­یCBS6303  در محیط حاوی روغن زیتون در شکل 1 نشان داده شده است که بیشترین مقدار وزن خشک در روز سوم و برابر 2/10 گرم در لیتر بود. نتایج تولید لیپید میکربی در محیط­های حاوی روغن زیتون در شکل 2 نشان داده شده است، بر اساس داده­های به­دست آمده مشاهده می­شود که بیشترین مقدار تولید چربی میکربی در محیط حاوی روغن زیتون در روز سوم و برابر با 32/5 گرم در لیتر بود.

 

 

شکل 1- نمودار وزن خشک زیست توده مخمر یارروویا لیپولیتیکا سویه CBS6303 در محیط تولید حاوی روغن زیتون طی چهار روز. تمام داده‌ها میانگین مقادیر ± انحراف استاندارد برای سه تکرار مستقل است.

 

شکل 2- نمودار چربی میکربی تولید شده توسط مخمر یارروویا لیپولیتیکا سویه CBS6303 در محیط تولید حاوی روغن زیتون طی چهار روز. تمام داده‌ها میانگین مقادیر ± انحراف استاندارد برای سه تکرار مستقل است.

 

بعد از به دست آوردن میزان تولید و نقطه اوج تولید چربی میکربی در مخمر یارروویا لیپولیتیکا در حضور روغن زیتون به عنوان منبع کربن، چربی تولید شده جهت بررسی اسیدهای چرب موجود متیله شد و با استفاده از دستگاه کروماتوگرافی گازی- طیف‌سنجی جرمی بررسی شدکه در شکل 3 کروماتوگرام و نتایج تجزیه و تحلیل آن در جدول 1 نشان داده شده است.

نتایج تجزیه و تحلیل داده­های حاصل از گاز کروماتوگرافی نشان دهنده­ تولید اسیدهای چرب امگا 6 و 9 همراه با دیگر اسیدهای چرب  توسط مخمر یارروویا لیپولیتیکا در محیط تولید حاوی روغن زیتون است.

 

 

شکل 3- کروماتوگرام اسیدهای چرب تولید شده در محیط کشت حاوی روغن زیتون

جدول 1- نیمرخ اسیدهای‌چرب مربوط به چربی میکربی تولید شده توسط مخمر یارروویا لیپولیتیکا سویه CBS6303 در محیط حاوی روغن زیتون

شماره

نام علمی اسید چرب

نام عمومی اسید چرب

تعداد کربن

درصد

1

Dodecanoic acid

اسید لوریک

12:0

02/0

2

Tetradecanoic acid

اسید میریستیک

14:0

09/0

3

Pentadecanoic acid

اسید پنتادکانوئیک

15:0

09/0

4

9-Hexadecanoic acid

اسید پالمیتولئیک (امگا 7)

16:1

7/5

5

Hexadecanoic acid

اسید پالمیتیک

16:0

84/17

6

Heptadacanoic acid

اسید مارگاریک

17:0

32/0

7

9,12-Octadecadienoic acid

اسید لینولئیک (امگا 6)

18:2

83/3

8

9-Octadecenoic acid ethyl ester

اسید اولئیک اتیل استر

18:1

28/0

9

9-Octadecenoic acid

اسید اولئیک (امگا 9)

18:1

63/44

10

8-Octadecenoic acid

8-اسید اوکتادکنوئیک

18:1

7/17

11

Octadecanoic acid

اسید استئاریک

18:0

08/5

12

Nonadecanoic acid

اسید نونادسیلیک

19:0

06/0

13

11-Eicosenoic acid

اسید گوندوئیک (امگا 9)

20:1

96/0

14

Eicosanoic acid

اسید آراشیدیک

20:0

04/1

15

Heneicosanoic acid

اسید هن ایکوزانوئیک

21:0

07/0

16

Docosanoic acid

اسید بهنیک

22:0

5/0

17

Tricosanoic acid

اسید تریکوسیلیک

23:0

09/0

18

Tetracosanoic acid

اسید لیگنوسریک

24:0

71/0

19

Nonahexacontanoic acid

اسید نوناهگزاکونتانوئیک

69:0

1/0

درصد کل اسیدهای چرب اشباع                                                                                                           9/26 درصد

درصد کل اسیدهای چرب غیر اشباع                                                                                                     1/73  درصد

درصد کل اسیدهای چرب امگا                                                                                                            42/49 درصد

مقدار کل اسیدهای چرب امگا بر حسب گرم در لیتر چریی میکربی تولید شده                                                   62/2 گرم در لیتر

 

تقریبا نیمی از اسیدهای چرب تولید شده با میزان 42/49 درصد از نوع امگا بود و با در نظر گرفتن مقدار کل چربی میکربی تولید شده، حدود 62/2 گرم در لیتر اسید چرب امگا تولید شده است که بیشترین آن، اسید اولئیک (Oleic acid) با مقدار 37/2 گرم در لیتر می­باشد. میزان اسیدهای چرب امگای تولید شده طی چهار روز در شکلهای 4 تا 6 نشان داده شده است.

 

 

شکل 4- نمودار میزان تولید اسید اولئیک (oleic icid) توسط مخمر یارروویا لیپولیتیکا سویه CBS6303 در محیط تولید حاوی روغن زیتون طی چهار روز. تمام داده‌ها میانگین مقادیر ± انحراف استاندارد برای سه تکرار مستقل است.

 

شکل 5- نمودار میزان تولید اسید لینولئیک(linoleic acid)  توسط مخمر یارروویا لیپولیتیکا سویه CBS6303 در محیط تولید حاوی روغن زیتون طی چهار روز. تمام داده‌ها میانگین مقادیر ± انحراف استاندارد برای سه تکرار مستقل است.

 

 

همانطور که در شکلهای 1 و 2نشان داده شده است در روز سوم بعد از تلقیح بیشترین وزن خشک زیست توده­ مخمر و تولید چربی میکربی به­دست آمد که مقدار کل چربی تولید شده برابر با 32/5 گرم در لیتر بود و وزن خشک زیست توده حاصل در همان روز برابر با 2/10 گرم برآورد شد.  بازده  تولید  یا  محتوی  چربی  میکربی  با استفاده از

رابطه زیر محاسبه شد (26، 13):

100× (وزن خشک/ وزن چربی میکربی) =  محتوی چربی

بیشترین بازده تولید چربی میکربی در محیط حاوی روغن زیتون در روز سوم و برابر با 15/52 درصد برآورد شد که 4/2 برابر روز اول بود (جدول 2). داده­ها نشان دهنده توانایی بالای مخمر یارروویا لیپولیتیکا برای تولید چربی میکربی در محیط حاوی روغن زیتون است.

 

 

شکل 6- نمودار میزان تولید اسید گوندوئیک (gondoic acid n-9) توسط مخمر یارروویا لیپولیتیکا سویه CBS6303 در محیط تولید حاوی روغن زیتون طی چهار روز. تمام داده‌ها میانگین مقادیر ± انحراف استاندارد برای سه تکرار مستقل است.

 

جدول 2- بازده تولید چربی میکروبی مخمر یارروویا لیپولیتیکا سویه CBS6303 طی چهار روز در محیط حاوی روغن زیتون (بر حسب درصد)

روز اول

روز دوم

روز سوم

روز چهارم

91/22

56/49

15/52

21/44

بحث

مخمر یارروویا لیپولیتیکا سویهCBS6303  توانست چربی میکربی را در حضور روغن زیتون به عنوان منبع کربن تولید کند که بالاترین میزان آن 32/5 گرم در لیتر و محتوی چربی تولید شده 15/52 درصد در روز سوم پس از تلقیح بود. کاتره و همکارانش توانایی سویه­های مخمر یارروویا لیپولیتیکا را برای تولید چربی میکربی مورد ارزیابی قرار دادند. آن­ها پنج سویه از این مخمر را مطالعه نمودند که هر پنج سویه دارای توانایی تولید چربی میکربی به میزان بیشتر از 20 درصد وزن خشک بودند (19). راکیکا و همکارانش با مخمر یارروویا لیپولیتیکا سویه JMY4086 تحت شرایط مختلف و استفاده از ملاس و گلیسرول خام به عنوان محصولات جانبی صنایع چربی میکربی تولید نمودند که بیشترین مقدار آن تا 31 درصد وزن خشک بود (28). اسیدهای چرب بر اساس داشتن یا نداشتن پیوند دوگانه به اسیدهای چرب اشباع و غیر اشباع تقسیم بندی می­شوند (30).

اسیدهای چرب اشباع به دلیل پایداری در تولید سوخت­های زیستی کاربرد دارند (19). همانطور که جدول 1 نشان می­دهد میزان کل اسیدهای چرب اشباع تولید شده در محیط حاوی روغن زیتون توسط مخمر یارروویا لیپولیتیکا سویهCBS6303  حدود 9/26 درصد بود که اسید چرب اشباع اسید پالمیتیک دارای بیشترین مقدار (84/17 درصد) است.

اسیدهای چرب غیراشباع به دلیل نقشی که در ساختار و عملکرد غشاهای سلولی دارند می­توانند در درمان چاقی، بیماری قلبی عروقی و دیابت نوع دو به کار روند (15، 9). درصد کل اسیدهای چرب غیر اشباع تولید شده توسط این مخمر در محیط کشت حاوی روغن زیتون 1/73 درصد بود که اسید لینولئیک، اسید گوندوئیک و اسید اولئیک به عنوان اسیدهای چرب امگا شش و نه تولید شدند.

اسید اولئیک با 63/44 درصد دارای بیشترین میزان تولید بود که جزء اسیدهای چرب امگا نهاست. این اسید چرب در بیماری­های سرطان و بیماری­های قلبی- عروقی، خودایمنی، پارکینسون، آلزایمر، بیماری­های التهابی و فشار خون بالا نقش دارد. مشتقات آن با داشتن نقش تنظیمی بر روی غشای سلولی، به عنوان داروی ضد سرطان که باعث القای آپوپتوزو تفرق سلولی می­شود مورد استفاده قرار می­گیرد (30، 15، 14، 9). در بیماری سپسیس یا عفونت حاد خونی که منجر به از دست رفتن عملکرد بسیاری از اندام­ها می­شود، تغییراتی در متابولیسم چربی و کاهش اکسایش اسیدهای چرب رخ می­دهد که نتیجه آن افزایش اسیدهای چرب پلاسما و افزایش لیپولیز بافتی  از جمله در کبد، کلیه­ها و ماهیچه­های اسکلتی می­شود. گونچالوس و همکارانش در سال 2016 با انجام آزمایشاتی بر روی رت­ها نشان دادند که اسید اولئیک می­تواند باعث القای اکسیداسیون اسید چرب و در نتیجه کاهش از بین رفتن عملکرد اندام­ها و نرخ مرگ و میر حاصل از عفونت خونی شود (15).

به میزان 83/3 درصد اسید لینولئیک توسط مخمر یارروویا لیپولیتیکا سویهCBS6303  در محیط حاوی روغن زیتون تولید شد. اسید لینولئیک از فراوان­ترین اسیدهای چرب غیر اشباع در رژیم غذایی انسان است که جز اسیدهای چرب امگا شش می‌باشد و نقش فعال در رشد و سلامت عمومی بدن انسان دارد (9).

اسیدهای چرب دارای فعالیت­های ضد قارچی و ضدباکتریایی بر علیه بسیاری از میکروارگانیسم­ها هستند که طیف فعالیت آن­ها بر اساس درجه اشباع، طول زنجیره کربنی و جهت­یابی پیوند دوگانه متغیر است (21). این مخمر همچنین توانست اسید چرب غیر اشباع اسید پالمیتولئیک را به میزان 7/5 درصد و اسید چرب اشباع اسید چرب اسید لوریک به میزان 02/0 درصد را در محیط حاوی روغن زیتون تولید کند که دارای خاصیت ضد قارچی و ضد باکتریایی هستند. تروآکی و همکارانش با انجام آزمایشاتی نشان دادند که اسید لوریک دارای خواص ضد میکروبی علیه باکتری پروپیونی باکتریوم آکنس عامل بیماری آکنه است (22).

نتایج این تحقیق نشان دادکه اسیدهای چرب متنوع با کاربردهای مختلف دارویی و تغذیه­ای و نیز اسیدهای چرب با کاربرد در تولید سوخت زیستی توسط مخمر یارروویا لیپولیتیکا سویهCBS6303  در محیط حاوی روغن زیتون تولید می‌شوند. بر اساس نیاز و کاربرد می­توان با روش‌های بهینه سازی محیط کشت و شرایط تخمیر و همچنین با روش­های پیشرفته مهندسی متابولیت مسیرهای متابولیکی این مخمر را تغییر داد تا بتوان محصول مورد نظر را با مقادیر بیشتر تولید نمود.

سپاسگزاری

از ستاد توسعه زیست فناوری - معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری و معاونت پژوهشی دانشگاه مراغه به خاطر حمایت‌های مادی و معنوی سپاسگزاریم.

1. Ageitos, J.M., Vallejo, J.A., Veiga-Crespo, P., and Villa, T.G. 2011. Oily yeasts as oleaginous cell factories. Appl. Microbiol. Biotechnol.90: 1219–1227.
2. B. Engler, M. 1992. Effects of omega-3, omega-6 and omega-9 fatty acids on vascular smooth muscle tone. Eur. J. Pharmacol. 215: 325-328.
3. Bankar, A.V., Kumar, A.R., and Zinjarde, S.S. 2009. Environmental and industrial applications of Yarrowia lipolytica. Appl. Microbiol. Biotechnol. 84: 847–865.
4. Beare-Rogers, J., Dieffenbacher, A., and Holm, J.V. 2001. Lexicon of lipid nutrition. Pure. Appl. Chem. 73: 685-744.
5. Bellou, S., Triantaphyllidou, I.E., Aggeli, D., Elazzazy, A.M., Baeshen, M.N., and Aggelis, G. 2016. Microbial oils as food additives: recent approaches for improving microbial oil production and its polyunsaturated fatty acid content. Curr. Opin. Biotech. 37: 24-35.
6. Beopoulos, A., Nicaud, J.M., and Gaillardin, C. 2011. An overview of lipid metabolism in yeasts and its impact on biotechnological processes. Appl. Microbiol. Biotechnol. 90: 1193–1206.
7. Boswell, K., Koskelo, E.K., Carl, L., Glaza, S., Hensen, D.J., Williams, K.D., and Kyle, D.J. 1996. Preclinical evaluation of single-cell oils that are highly enriched with arachidonic acid and docosahexaenoic acid. Food. Chem. Toxicol. 34: 585-593.
8. Chi, Z., Pyle, D., Wen, Z., Frear, C., and Chen, S. 2007. A laboratory study of producing docosahexaenoic acid from biodiesel-waste glycerol by microalgal fermentation. Process. Biochem. 42: 1537-1545.
9. Choque, B., Catherine, D., Rioux, V., and Legrand, P. 2014. Linoleic acid: Between doubts and certainties. Biochimie. 96: 14-21.
10. Darvishi, F., Hosseini B., Fathirezaei P.  2015. Optimization of Yarrowia lipolytica lipase production by Taguchi experiment design method. J. Mol. Cell. Res. (Iranian J. Biol.). 28 (3): 336-343.
11. Darvishi Harzevili, F. 2014. Biotechnological Applications of the Yeast Yarrowia lipolytica. Springer.
12. El Bialy, H., Gomaa, O.M., and Azab, K.S. 2011. Conversion of oil waste to valuable fatty acids using oleaginous yeast. World. J. Microb. Biotechnol. 27: 2791–2798.
13. Enshaeieh, M., Abdoli, A., Nahvi, I., and Madani, M. 2012. Selection and optimization of single cell oil production from Rodotorula 110 using environmental waste as substrate.  J. Cell. Mol. Res. 4: 68-75.
14. Funari, S.S., Barceló, F., and Escribá, P.V. 2003. Effects of oleic acid and its congeners, elaidic and stearic acids, on the structural properties of phosphatidylethanolamine membranes. J. Lipid. Res. 44: 567-575.
15. Gonçalves, F.A.G., Colen, G., and Takahashi, J.A. 2014. Yarrowia lipolytica and its multiple applications in the biotechnological industry. The Scientific World. J. 1-14.
16. Gonçalves-de-Albuquerque, C.F., Medeiros-de-Moraes, I.M., Oliveira, F.M.d.J., Burth, P., Bozza, P.T., Castro Faria, M., Caire de Castro-Faria-Neto, H. 2016. Omega-9 oleic acid induces fatty acid oxidation and decreases organ dysfunction and mortality in experimental sepsis. PLoS ONE. 11: 1-18.
17. Huang, C., Chen, X.f., Xiong, L., Chen, X.d., Ma, L.l., and Chen, Y. 2013. Single cell oil production from low-cost substrates: The possibility and potential of its industrialization. Biotechnol. Adv. 31: 129-139.
18. Johnson, M., Bradford, C. 2014. Omega-3, Omega-6 and Omega-9 fatty acids: implications for cardiovascular and other diseases. J. Glycomics Lipidomics. 4: 1-8.
19. Katre, G., Joshi, C., Khot, M., Zinjarde, S., and Ravi Kumar, A. 2012. Evaluation of single cell oil (SCO) from a tropical marine yeast Yarrowia lipolytica NCIM 3589 as a potential feedstock for biodiesel. Appl. Microbiol. Biotechnol. 1-14.
20. Malaiwong, N., Yongmanitchai, W., and Chonudomkul, D. 2016. Optimization of arachidonic acid production from Mortierella alpina PRAO7-10 by response surface methodology. Agriculture and Natural Resources. 50: 162-172.
21. Mattanna, P., Da Rosa, P.D., Poli, J., Richards, N.S.P.S., Daboit, T.C., Scroferneker, M.L., Valente, P. 2014. Lipid profile and antimicrobial activity of microbial oils from 16 oleaginous yeasts isolated from artisanal cheese. Rev. Bras. Bioci. 12: 121-126.
22. Nakatsuji, T., Kao, M.C., Fang, J.I.Y., Zouboulis, C.C., Zhang, L.f., Gallo, R.L., and Huang, C.M. 2009. Antimicrobial property of lauric acid against Propionibacterium Acnes: Its therapeutic potential for inflammatory acne vulgaris. J. Invest. Dermatol. 129: 2480-2488.
23. Nambou, K., Zhao, C., Wei, L., Chen, J., Imanaka, T., and Hua, Q. 2014. Designing of a “cheap to run” fermentation platform for an enhanced production of single cell oil from Yarrowia lipolytica DSM3286 as a potential feedstock for biodiesel. Bioresour. Technol. 173: 324-333.
24. Darvishi, F., Nahvi, I., Zarkesh Esfahani, H. 2011. Lipase production by Yarrowia lipolytica from different carbon sources. J. Mol. Cell. Res. (Iranian J. Biol.). 24 (2): 169-175.
25. Pan, L.X., Yang, D.F., Shao, L., Li, W., Chen, G.G., and Liang, Z.Q. 2009. Isolation of the oleaginous yeasts from the soil and studies of their lipid-producing capacities. Food. Technol. Biotechnol. 47: 215-220.
26. Papanikolaou, S., Komaitis, M., and Aggelis, G. 2004. Single cell oil (SCO) production by Mortierella isabellina grown on high-sugar content media. Bioresour. Technol. 95: 287-291.
27. Poli, J.S., da Silva, M.A.N., Siqueira, E.P., Pasa, V.M.D., Rosa, C.A., and Valente, P. 2014. Microbial lipid produced by Yarrowia lipolytica QU21 using industrial waste: A potential feedstock for biodiesel production. Bioresour. Technol. 161: 320-326.
28. Rakicka, M., Lazar, Z., Dulermo, T., Fickers, P., and Nicaud, J.M. 2015. Lipid production by the oleaginous yeast Yarrowia lipolytica using industrial by‑products under different culture conditions. Biotechnol. Biofuels. 8: 1-10.
29. Ranga Rao, A., Dayananda, C., Sarada, R., Shamala, T.R., and Ravishankar, G.A. 2007. Effect of salinity on growth of green alga Botryococcus braunii and its constituents. Bioresour. Technol. 98: 560-564.
30. Sales-Campos, H., de Souza, P.R., Peghini, B.C., da Silva, J.S., and Cardoso, C.R. 2013. An overview of the modulatory effects of oleic acid in health and disease. Mini Rev Med Chem. 13: 201-210.
31. Tchakouteu, S.S., Kalantzi, O., Gardeli, C., Koutinas, A.A., Aggelis, G., and Papanikolaou, S. 2015. Lipid production by yeasts growing on biodiesel-derived crude glycerol: Strain selection and impact of substrate concentration on the fermentation efficiency. J. Appl. Microbiol. 118: 911-927.
32. Tsigie, Y.A., Wang, C.Y., Truong, C.T., and Ju, Y.H. 2011. Lipid production from Yarrowia lipolytica Po1g grown in sugarcane bagasse hydrolysate. Bioresour. Technol. 102: 9216-9222. 
دوره 31، شماره 3
مهر 1397
صفحه 302-311
  • تاریخ دریافت: 14 بهمن 1396
  • تاریخ بازنگری: 24 فروردین 1397
  • تاریخ پذیرش: 03 تیر 1397
  • تاریخ اولین انتشار: 01 مهر 1397