اثر نانوذره نقره کلوئیدی بر کیفیت بیودیزل ریزجلبک نانوکلروپسیس اکولاتا

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان

دانشگاه هرمزگان

چکیده
اهداف: در این مطالعه تاثیر غلظت های 1-50 میلی گرم بر لیتر نانوذره نقره کلوئیدی بر رشد ریزجلبک N. oculata بررسی گردید و پس از تعیین EC50 (88/20 میلی گرم بر لیتر)، پروفایل اسیدهای چرب و شاخص های سوخت زیستی این ریزجلبک در غلظت 25 میلی گرم بر لیترنانوذره نقره بررسی گردید.



مواد و روش ها: در این پژوهش ریزجلبک N. oculata به علت رشد سریع و توانائی سنتز مقادیر بالای لیپید برای تولید سوخت زیستی انتخاب شد. این ریزجلبک در شرایط آزمایشگاهی به مدت 72 ساعت تحت تیمار نانوذرات نقره کلوئیدی قرار گرفت. جذب نوری ریزجلبک و پروفایل اسیدهای چرب به ترتیب با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتری و کروماتوگرافی گازی بررسی شد. تحلیل آماری داده‌های رشد با آزمون تحلیل واریانس‌ و مقایسه میانگین با آزمون چنددامنه‌ای دانکن در سطح احتمال ۵ % انجام گرفت.

یافته ها: رشد ریزجلبک N. oculata در غلظت های 5-50 میلی گرم بر لیتر نانوذره نقره کاهش یافت. همچنین افزایش میزان اسیدهای چرب اشباع (SFAs) و اسیدهای چرب چند غیر اشباعی (PUFAs) و کاهش میزان اسیدهای چرب تک غیر اشباعی (MUFAs) در پاسخ به غلظت 25 میلی گرم بر لیتر نانوذره نقره در مقایسه با کنترل مشاهده شد. شاخص های مهم در پایداری اکسیداتیو سوخت زیستی شامل LCSF، CFPP و CP در ریزجلبک در معرض نانوذره نقره افزایش یافت در حالی که مقدار شاخص DU کاهش یافت. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که علیرغم سمیت نانوذرات نقره، این نانوذره می تواند باعث افزایش پایداری سوخت زیستی حاصل از ریزجلبک N. oculata گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


1. Xiao, T. Kovochich, M. Liong, M. Mädler, L. Gilbert, B. Shi, H. Yeh, J. I. Zink, J. I. Nei, A. E. (2008) Comparison of the mechanism of toxicity of zinc oxide and cerium oxide nanoparticles based on dissolution and oxidative stress properties. ACS Nano. 2, 2121-2134.
2. Sharma, V. K., Yngard, R. A., and Lin, Y. (2009) Silver nanoparticles: Green synnthesis and their antimicrobiol activities. Advances in Colloid and Interface Science. 145, 83-96.
3. De Jong, W. H., Roszek, B., and geertsma, R. E. (2005) Nanotechnology in medical applications: possible risks for human health. Rivm Rapport. 1-46.
4. Faraji, Gh., and Fadavi, M. V. (2012) Applications of magnetic nanoparticles in the science and food industry. Iranian Journal of Nutrition and Food Technology. 2, 239-252.
5. Sheehan, J., Dunahay, T., Benemann, J. and Roessler, P. G. US Department of Energy’s Office of Fuels Development, July 1998. A Look Back at the US Department of Energy’s Aquatic Species Program–Biodiesel from Algae, Close Out Report TP-580-24190. Golden, CO: National Renewable Energy Laboratory.
6. Hafezie, M. (2003) Artemia: Marine shrimp. Iranian Fisheries Research Institute. 163.
7. Belarbi, E. H., Molina, E. and Chisti, Y. A. )2000( process for high yield and saleable recovery of high purity eicosapentaenoic acid esters from microalgae and fish. Process Biochemistry. 35, 951-969.
8. Chisti, Y. )2007( Biodiesel from microalgae. Biotechnology Advances. 25 (3), 294-306.
9. Gouveia, L., and Oliveira, A. (2009) Microalgae as a raw material for biofules production. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology. 36 (2), 269.
10. Xue, F., Zhang, X., Luo, H., and Tan, T. (2006) A new method for preparing raw material for boidiesel production. Process Biochemistry. 41 (7), 1699-1702.
11. Fulks, W., and Main, K. L. (1991) Rotifer and microalgae culture systems. Proceedings of a U.S.- Asia workshop. Honolulu, Hawaii. January. 28-31. 364.
12. Hong, S. J., Park, Y. S., Han, M. A., and Kim, Z. H. (2017) Enhanced production of fatty acids in three strains of microalgae using a combination of nitrogen starvation and chemical inhibitors of carbohydrate synthesis. Biotechnology and Bioprocess Engineering. 22, 60.
13. Alishah Aratboni, H., Rafiei, N., Garcia‑Granados, R., Alemzadeh, A., and Morones‑Ramírez, J. R. (2019) Biomass and lipid induction strategies in microalgae for biofuel production and other application. Microbial Cell Factories. 18 (178), 1-17.
14. Kang, N. K. Lee, B., Choi, G. G., Moon, M. Park, M. S., Lim, J., and Yang, J. W. (2014) Enhancing lipid productivity of Chlorella vulgaris using oxidative sress by TiO2 nanoparticles. Korean Journal of Chemical Engineering. 31, 861-867.
15. Lubick, N. (2008) Nanosilver toxicity: ions, nanoparticies or both. Environmental Science and Technology. 42 (23), 8617-8617.
16. He, D., Dorantes-Aranda, J. J., and Waite, T. D. (2012) Silver nanoparticle-algae interactions: oxidative dissolution, reactive oxygen species generation and synergistic toxic effects. Environmental Science and Technology. 46(16), 8731-8.
17. Sajith, V., Sobhan, C.B., and Peterson, G.P. (2010) Experimental investigations on the effects of cerium oxide nanoparticle fuel additives on biodiese. Advances in Mechanical Engineering. 1-6.
18. Demir, V., Ates, M., Arslan, Z., Camas, M., Celik, F., Bogatu, C., and Can, S. S. (2015) Influence of alpha and gamma-iron oxide nannoparticles on marine microalgae species. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology. 1633-2.
19. Chiu, S.Y., Kao, C. H., Tsai, M. T., Ong, S. Ch., Chen, Ch. H., and Lin, Ch. S. (2009( Lipid accumulation and CO2 utilizatio of Nannochloropsis oculata in response to CO2 aeration. Bioresource Technology. 100 (2), 833-838.
20. Fazelian, N., Yousefzadi M., and Movafeghi, A. (2020) Algal esponse to metal oxide nanoparticles: Analysis of growth, protein content, and fatty acid Composition. Bioenergy Research. 21, 1-11.
21. Talebi, A. F., Mohtashami, S. K., Tabatabaei, M., Tohidfar, M., Bagheri, A., Zeinalabedini, M., Mirzaei, H. H., Mirzajanzadeh, M., Shafaroudi, S. M., and Bakhtiari, Sh. (2013) Fatty acids profiling: A selective criterion for screening microalgae strains for biodiesel production. Algal Research. 2, 258-267.
22. Hazani, A. A., Ibrahim, M. M., and et al., (2013) Ecotoxicity of Ag- nanoparticles on two microalgae Chlorella vulgaris and Dunaliella tertiolecta Archives of Biological Sciences. Belgrade. 65 (4), 1447-1457.
23. Fazelian, N., Movafeghi, A., Yousefzadi, M., and Rahimzadeh, M. (2019) Cytotoxic impacts of CuO nanoparticles on the marine microalga Nannochloropsis oculata. Environmental Science and Pollution Research 26, 17499-17511.
24. Suman, T.Y., Radhika Rajasree, S.R., and Kirubagaran, R. (2015) E valution of zinc oxide nanoparticles toxicity on marine algae Chlorella vulgaris through flow cytometric, cytotoxicity and oxidative stress analysis. Ecotoxicology and Environmental Safety. 113, 23-30.
25. Mohammed Sadiq, I., Dalai, S., Chandrasekaran, N., and Mukherjee, A. (2011) Ecotoxicity sudy of titania (TiO2) NPs on two microalgae species: Scenedesmus sp. and Chlorella sp. Ecotoxicology and Environmental Safety. 74, 1180-1187.
26. Cole, P. )2008( Nanoparticles in natural aquatic environments: A physical, Chemical and ecotoxicological of cerium dioxide and silver. Postgraduate Research Conference Proceedings: water how need drives research underpins solutions to world-wide problems, July 20th-25th.Birmangham, UK.
27. Nam, S. H., Kwak, J., An, Y. J. (2018) Quantification of silver nanoparticle toxicity to algae in soil via photosynthetic and flow-cytometric analyses. Scientific Reports. 8(1):292.
28. Ivanova, J., Toncheva-Panova, T., Chernev, G. and Samuneva, B. (2008) Effect of Ag+, Cu2+ and Zn2+ containing hybrid nanomatrixes on the green algae Chlorella keissleri. Plant Physiology. 34(3-4). 339-346.
29. Li, Y., Han, D., Sommerfeld, M., and Hu, Q. (2011) Photosynthetic carbon partitioning and lipid production in the oleoginus microalgae Pseudochlorococcum sp.(chlorophyceae) under nitrogen-limited condition. Bioresoure Technology. 102, 123-129.
30. Hu, Q., Sommerfeld, M., Jarvis, E., Chirardi, M., Posewitz, M., Seibert, M., and Darzins, A. (2008) Microalgal triacylglycerols as feedstocks for biofuel production: perspectives and advances. The Plant Journal. 54(4), 621–639.
31. Pádrová, K., Lukavsky, J., Nedbalova, L., Cejkova, A., Cajthaml, T., Sigler, K., Vitova, M., and Rezanka, T. (2015) Trace concentrations of iron nanoparticles cause overproduction of biomass and lipids during cultivation of cyanobacteria and microalgae. Journal of Applied Phycology. 27, 1443-1451.
32. Nascimento, I. A., Marques, S. S. I., Cabanelas, I. T. D., Pereira, S. A., Druzian, J. I., de Souza, C. O., and Nascimento, M. A. (2013) Screening microalgae strains for biodiesel production: lipid productivity and estimation of fuel quality based on fattyacids profiles as selective criteria. Bioenergy Research. 6(1), 1-13.
33. Demirbus, A. (2009) Production of biodiesel from algae oils. Energy Sources. 31, 163-168.