Pengkulturan sel berketumpatan tinggi secara dua tahap bagi penghasilan asid dokosaheksanoik (DHA) dan skualena oleh Aurantiochytrium sp. SW1 menggunakan sisa cecair nanas sebagai sumber karbon

Abstract

Traustokitrid, termasuk Aurantiochytrium sp., terkenal dengan keupayaannya untuk menghasilkan asid dokosaheksaenoik (DHA) dan skualena dengan nilai nutraseutikal yang tinggi. Walau bagaimanapun, keperluan penggunaan substrat yang mahal khususnya sumber karbon tulen semasa proses pengkulturan telah menyumbang kepada peningkatan kos pengkomersialan DHA dan skualena daripada Aurantiochytrium sp.. Oleh itu, potensi sisa cecair nanas (SCN) daripada industri pengetinan nanas, sebagai substrat alternatif yang murah untuk penghasilan DHA dan skualena daripada traustokitrid pencilan tempatan, Aurantiochytrium sp. SW1 (SW1) telah dikaji. Kajian dimulakan pada skala kelalang goncangan dengan membandingkan tiga jenis medium berasaskan SCN: SCN sahaja, SCN dengan tambahan garam laut, SCN dengan gabungan medium Burja serta medium Burja sebagai medium kawalan. Didapati gabungan SCN dan medium Burja menghasilkan biojisim (13 g/L), DHA (3 g/L) dan skualena (5 mg/L) yang lebih tinggi berbanding gabungan medium SCN yang lain. Kemudian, proses penyaringan 11 komponen medium menggunakan Plackett-Burman (PB) mendapati tiga faktor: tripton, monosodium glutamat dan ekstrak yis memberi impak signifikan (P<0.05) terhadap penghasilan DHA dan skualena. Pengoptimuman nutrien terpilih secara kelompok menggunakan Reka Bentuk Gerak Balas Permukaan (RSM) berjaya meningkatkan penghasilan DHA (3.25 g/L) dan skualena (60 mg/L) sebanyak 8% (DHA) dan 1100% (skualena) berbanding sebelum kajian pengoptimuman dijalankan. Kemudian, pengkulturan sel berketumpatan tinggi secara dua tahap dibangunkan bagi meningkatkan lagi produktiviti dan penghasilan DHA dan skualena oleh SW1. Bagi tahap pertama (fasa pertumbuhan, 0-72 j), faktor yang menyumbang kepada peningkatan biojisim (ditentukan menggunakan PB): MgCl2.6H2O (1.91 g/L), garam laut (12 g/L), KH2PO4 (2 g/L) dan ekstrak yis (8 g/L) telah dioptimumkan. Kajian penyuapan menggunakan tiga strategi berbeza kemudiannya dijalankan dan didapati strategi ketiga (penambahan fruktosa (60 g/L) dan separuh kepekatan keadaan optimum) berjaya meningkatkan penghasilan biojisim (24 g/L) selepas 72 j pengkulturan. Bagi tahap kedua (fasa pengumpulan lipid, 72-144 j), peningkatan penghasilan biojisim kepada 43 g/L, DHA (9.41 g/L) dan skualena (116 mg/L) telah di capai apabila SW1 dikultur menggunakan strategi penyuapan kedua (penyuapan separuh daripada kepekatan gula asal) pada 72 dan 84 j. Peningkatan skala pengkulturan kepada 5 L bioreaktor (3 L isipadu medium) kemudiannya dijalankan dan didapati 58 g/L biojisim, 35 g/L DHA dan 123 mg/L skualena berjaya dicapai, mengesahkan proses pengoptimuman pada skala kelalang goncangan. Penilaian ketoksikan dan keselamatan menggunakan ikan zebra dewasa menunjukkan 0% kadar kematian membuktikan biojisim dan lipid-kaya DHA serta skualena yang dihasilkan menggunakan SCN adalah selamat untuk kegunaan manusia. Kajian ini telah membuktikan keberkesanan SCN sebagai substrat alternatif yang murah dan mampan, membuka laluan inovatif bagi penghasilan DHA dan skualena pada skala komersial.