To conserve energy in the productio

To conserve energy in the production of astaxanthin by the green alga Haematococcus pluvialis, we utilized intermittent flashing light from blue light emitting diodes (LEDs) and investigated the effects of the incident light intensity (2–12 μmol m−2 s−1), duty cycle (17–67%) and frequency (25–200 Hz) of flashing on the cell growth and astaxanthin production. In the above ranges, the final astaxanthin concentration under illumination by flashing light was significantly higher than that obtained under illumination with continuous light at the same incident intensity. For example, flashing light at an incident intensity of 8 μmol m−2 s−1 gave the same final astaxanthin concentration that was obtained under continuous light illumination at 12 μmol m−2 s−1, thus reducing energy consumption by 1/3. We therefore conclude that flashing light from blue LEDs is a promising illumination method for indoor algal cultivation using photobioreactors.

Key words
flashing light; blue light emitting diode; astaxanthin; Haematococcus pluvialis
The freshwater unicellular alga Haematococcus pluvialis is one of the best sources of the red secondary carotenoid astaxanthin, which is widely used as a color additive in aquaculture, and has recently attracted attention as nutraceutical food, due to its high antioxidant activity. The morphological change in H. pluvialis from green vegetative cells moving with flagella to red resting cyst cells without flagella is accompanied by an enhancement in astaxanthin production. This morphological change can be induced under conditions of stress, such as high temperature, nutrient deficiency ( 1) and a high light intensity (2). Microalgae, including H. pluvialis, have been commercially cultivated in tropical and dry regions where sunlight is utilized for their light-dependent growth and the production of useful materials ( 3). However, the intensity of the sunlight shows diurnal and seasonal changes, and thus artificial illumination devices with low energy consumption and favorable physiological effects on algae are required for the controlled cultivation of microalgae. Light emitting diodes (LEDs) represent potentially promising light sources for astaxanthin production by H. pluvialis, since illumination with red LEDs is suitable for cell growth and blue LEDs enhanced the astaxanthin production ( 4). Thus, LEDs would permit lower energy consumption by selecting a specific range of wavelength suitable for each cultivation phase. Moreover, LEDs have the advantage that they are durable to a high frequency of on-off switching.

Although there are many reports on the effects of intermittent illumination on algal growth and/or photosynthetic activity as assessed by O2 evolution rates (5, 6, 7, 8, 9, 10 and 11), the effects of flashing light on the light-dependent production of secondary metabolites, particularly astaxanthin, has not been investigated in detail. In the present study, we report on an investigation of the effects of flashing light with blue LEDs on cell growth and astaxanthin production of H. pluvialis.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

การประหยัดพลังงานในการผลิตของ astaxanthin โดย alga เขียว Haematococcus pluvialis เราใช้ไฟกระพริบเป็นระยะ ๆ จากแสงสีฟ้าเปล่ง(แสง Led) ของไดโอด และตรวจสอบผลกระทบของเหตุการณ์ความเข้มแสง (2 – 12 ไมโครโมล m−2 s−1), รอบการ (17-67%) และ (25-200 Hz) ความถี่ของกระพริบในการเติบโตของเซลล์และการผลิต astaxanthin ในช่วงดังกล่าว ความเข้มข้นสุดท้าย astaxanthin ภายใต้ไฟส่องสว่างโดยไฟกระพริบเป็นสูงกว่าที่ได้รับภายใต้แสงสว่างด้วยแสงต่อเนื่องเข้มเหตุการณ์เดียว ตัวอย่างเช่น ไฟกระพริบที่รุนแรงการจัดการปัญหาของ 8 ไมโครโมล m−2 s−1 ให้ความเข้มข้นสุดท้าย astaxanthin เดียวที่ได้รับภายใต้ต่อเนื่องแสงสว่างที่ 12 ไมโครโมล m−2 s−1 จึง ลดการใช้พลังงาน 1/3 เราจึงสรุปว่า ไฟจากไฟ Led สีฟ้ากระพริบเป็นวิธีที่ส่องสว่างสำหรับการเพาะปลูกสาหร่ายในร่มใช้ photobioreactorsคำสำคัญกระพริบไฟ บลูไดโอดเปล่งแสง astaxanthin Haematococcus pluvialisAlga unicellular จืด Haematococcus pluvialis เป็นหนึ่งในแหล่งที่ดีที่สุดของการแดงรอง carotenoid astaxanthin ซึ่งถูกใช้เป็นสารเติมแต่งในสัตว์น้ำสี และเมื่อเร็ว ๆ นี้ได้ดึงดูดความสนใจเป็นอีกอาหาร เนื่องจากกิจกรรมของสารต้านอนุมูลอิสระสูง การเปลี่ยนสัณฐาน H. pluvialis จากเซลล์ของพืชสีเขียวที่ มี flagella ย้ายเซลล์สีแดงที่ถุงพักผ่อนไม่มี flagella มาพร้อมกับเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิต astaxanthin การเปลี่ยนแปลงสัณฐานนี้ที่สามารถเกิดภายใต้เงื่อนไขของความเครียด เช่นอุณหภูมิสูง ขาดสารอาหาร (1) และความเข้มแสงสูง (2) สาหร่าย H. pluvialis รวมทั้งได้รับการเพาะปลูกเชิงพาณิชย์ในภูมิภาคเขตร้อน และแห้งซึ่งแสงแดดจะใช้สำหรับการเจริญเติบโตของพวกเขาขึ้นอยู่กับแสงและการผลิตวัสดุที่มีประโยชน์ (3) อย่างไรก็ตาม ความเข้มของแสงแสดงการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาล และตก และดังนั้น แสงประดิษฐ์อุปกรณ์ประหยัดพลังงานและผลกระทบทางสรีรวิทยาดีสาหร่ายจำเป็นสำหรับการเพาะปลูกสาหร่ายควบคุม ไดโอดเปล่งแสง (Led) แสดงสัญญาแหล่งกำเนิดแสงสำหรับการผลิต astaxanthin โดย H. pluvialis อาจเนื่องจากเหมาะสำหรับการเติบโตของเซลล์ส่องสว่าง ด้วยไฟ Led สีแดง และแสง Led สีน้ำเงินเพิ่มการผลิต astaxanthin (4) ดังนั้น ไฟ Led จะอนุญาตให้ลดการใช้พลังงาน โดยการเลือกช่วงของความยาวคลื่นที่เหมาะสมสำหรับแต่ละขั้นตอนการเพาะปลูก นอกจากนี้ ไฟ Led มีข้อดีที่ว่า จะทนทานที่ความถี่สูงของการเปิดปิดสลับแม้ว่ามีรายงานมากมายเกี่ยวกับผลกระทบของการส่องสว่างเป็นระยะ ๆ บนสาหร่าย หรือดำรงกิจกรรมประเมิน โดย O2 ราคาวิวัฒนาการ (5, 6, 7, 8, 9, 10 และ 11), ผลกระทบของการกระพริบแสงของสารรอง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง astaxanthin การผลิตขึ้นอยู่กับแสงที่มีไม่ได้ รับการตรวจสอบในรายละเอียด ในการศึกษาปัจจุบัน เรารายงานการตรวจสอบผลของการกระพริบไฟกับแสง Led สีน้ำเงินเจริญเติบโตของเซลล์และการผลิต astaxanthin H. pluvialis

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

เพื่อการอนุรักษ์พลังงานในการผลิตแอสตาแซโดย pluvialis Haematococcus สาหร่ายสีเขียวที่เราใช้แสงกระพริบเป็นระยะ ๆ จากแสงสีฟ้าไดโอดเปล่งแสง (LEDs) และการตรวจสอบผลกระทบของความเข้มของแสงที่เกิดเหตุ (2-12 ไมโครโมล M-2 s-1) รอบหน้าที่ (17-67%) และความถี่ (25-200 Hz) กระพริบต่อการเจริญเติบโตของเซลล์และการผลิต astaxanthin ในช่วงดังกล่าวข้างต้นมีความเข้มข้น astaxanthin สุดท้ายภายใต้การส่องแสงกระพริบโดยสูงกว่าที่ได้รับภายใต้การส่องสว่างด้วยแสงต่อเนื่องที่ความเข้มของเหตุการณ์เดียวกันอย่างมีนัยสำคัญ ยกตัวอย่างเช่นไฟกระพริบที่ความรุนแรงที่เกิดขึ้นจาก 8 ไมโครโมล M-2 S-1 ให้เข้มข้น astaxanthin สุดท้ายเหมือนกันที่ได้รับภายใต้การส่องแสงอย่างต่อเนื่องที่ 12 ไมโครโมล M-2 S-1 ซึ่งช่วยลดการใช้พลังงานโดย 1/3 ดังนั้นเราจึงสรุปได้ว่าการกระพริบแสงจากไฟ LED สีฟ้าเป็นวิธีการส่องสว่างที่มีแนวโน้มสำหรับการเพาะปลูกสาหร่ายในร่มโดยใช้ photobioreactors.

คำสำคัญ
กระพริบแสง แสงสีฟ้าไดโอดเปล่ง; astaxanthin; Haematococcus pluvialis
น้ำจืดที่มีหน่วยเดียว pluvialis สาหร่าย Haematococcus เป็นหนึ่งในแหล่งที่ดีที่สุดของแอสตาแซ carotenoid สีแดงรองซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นสารเติมแต่งสีเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำและเมื่อเร็ว ๆ นี้ได้ดึงดูดความสนใจเป็นอาหาร nutraceutical เนื่องจากฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระสูง การเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาในเอช pluvialis จากเซลล์พืชสีเขียวที่มีการเคลื่อนย้ายไปยังเซลล์ flagella ถุงพักผ่อนแดงโดยไม่ต้อง flagella จะมาพร้อมกับการเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิต astaxanthin นี้มีการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาสามารถชักนำภายใต้เงื่อนไขของความเครียดเช่นอุณหภูมิสูงการขาดสารอาหาร (1) และความเข้มแสงสูง (2) สาหร่ายขนาดเล็กรวมทั้งเอช pluvialis ได้รับการปลูกฝังเชิงพาณิชย์ในภูมิภาคเขตร้อนและแห้งที่แสงแดดถูกนำมาใช้สำหรับการเจริญเติบโตแสงขึ้นอยู่กับพวกเขาและการผลิตวัสดุที่มีประโยชน์ (3) อย่างไรก็ตามความเข้มของแสงแดดที่แสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงรายวันและตามฤดูกาลและอุปกรณ์ส่องสว่างเทียมจึงมีการใช้พลังงานต่ำและผลกระทบทางสรีรวิทยาดีในสาหร่ายที่จำเป็นสำหรับการเพาะปลูกการควบคุมของสาหร่าย ไดโอดเปล่งแสง (LEDs) เป็นตัวแทนที่มีแนวโน้มที่อาจเกิดขึ้นแหล่งกำเนิดแสงสำหรับการผลิต astaxanthin โดยเอช pluvialis ตั้งแต่การส่องสว่างด้วยไฟ LED สีแดงเหมาะสำหรับการเจริญเติบโตของเซลล์และไฟ LED สีฟ้าการปรับปรุงการผลิต astaxanthin นี้ (4) ดังนั้นไฟ LED จะอนุญาตให้ลดการใช้พลังงานโดยการเลือกเฉพาะช่วงความยาวคลื่นที่เหมาะสมสำหรับการเพาะปลูกในแต่ละขั้นตอน นอกจากนี้ไฟ LED มีข้อได้เปรียบที่ว่าพวกเขามีความคงทนความถี่สูงของการเปิดปิดสลับ.

แม้ว่าจะมีรายงานจำนวนมากเกี่ยวกับผลกระทบของการส่องสว่างต่อเนื่องต่อการเจริญเติบโตของสาหร่ายและ / หรือกิจกรรมสังเคราะห์แสงที่ประเมินโดยอัตราการวิวัฒนาการ O2 (5, 6, 7, 8, 9, 10 และ 11) ผลกระทบของการกระพริบแสงในการผลิตไฟขึ้นอยู่กับสารทุติยภูมิโดยเฉพาะอย่างยิ่ง astaxanthin ที่ยังไม่ได้รับการตรวจสอบในรายละเอียด ในการศึกษาปัจจุบันเรารายงานเกี่ยวกับการตรวจสอบผลกระทบของการกระพริบแสงพร้อมไฟ LED สีฟ้าที่เจริญเติบโตของเซลล์และการผลิต astaxanthin ของเอชที่ pluvialis