Published December 5, 2023
| Version v1
Publication
Open
Enhancement of phycocyanin productivity and thermostability from Arthrospira platensis using organic acids
Description
Abstract Intracellular hyperaccumulation of phycocyanin (PC) and its high susceptibility to degradation at higher temperatures are major challenging problems associated with its production from cyanobacteria. The present study evaluated different concentrations of organic acids (1, 2, and 3 mM) (citric acid, acetic acid, succinic acid, fumaric acid, and oxalic acid) under fed-batch mode on the biomass and phycobiliproteins' production from Arthrospira platensis . Besides they were evaluated at 2.5–7.5 mM as preservative to stabilize PC at high temperatures. The incorporation of 3 mM of succinic acid into the cultivation medium enhanced the biomass and PC productivity to 164.05 and 26.70 mg L −1 day −1 , which was ~ 2- and threefold higher than control, respectively. The produced PC in this treatment was food-grade with a 2.2 purity ratio. The use of organic acids also enhanced the thermal stability of PC. Citric acid (7.5 mM) markedly promoted the half-life values of PC to 189.44 min compared to 71.84 min in the control. The thermodynamic analysis confirmed higher thermostability of PC in the presence of organic acids and indicated the endothermic and non-spontaneity of the thermal denaturation process. The findings of the present study confirmed that organic acids could be utilized as cost effective and sustainable compounds for promoting not only phycobiliproteins' production but also the thermostability of PC for potential application in food industry.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يعد التراكم المفرط المجرد داخل الخلايا للفيكوسيانين (PC) وقابليته العالية للتحلل في درجات حرارة أعلى من المشاكل الصعبة الرئيسية المرتبطة بإنتاجه من البكتيريا الزرقاء. قيمت الدراسة الحالية تركيزات مختلفة من الأحماض العضوية (1 و 2 و 3 مللي مولار) (حمض الستريك وحمض الخليك وحمض السكسينيك وحمض الفوماريك وحمض الأكساليك) تحت وضع دفعة التغذية على الكتلة الحيوية وإنتاج البروتينات الدهنية من صفيحة Arthrospira . إلى جانب ذلك، تم تقييمها عند 2.5–7.5 ملليمتر كمادة حافظة لتثبيت PC في درجات حرارة عالية. أدى دمج 3 مللي مولار من حمض السكسينيك في وسط الزراعة إلى تعزيز الكتلة الحيوية وإنتاجية الكمبيوتر إلى 164.05 و 26.70 ملليجرام من اللتر −1 يوم −1 ، وهو ما كان أعلى بنحو 2 وثلاثة أضعاف من السيطرة، على التوالي. كان الكمبيوتر المنتج في هذا العلاج من الدرجة الغذائية بنسبة نقاء 2.2. كما عزز استخدام الأحماض العضوية الاستقرار الحراري للكمبيوتر الشخصي. عزز حمض الستريك (7.5 ملليمتر) بشكل ملحوظ قيم عمر النصف لـ PC إلى 189.44 دقيقة مقارنة بـ 71.84 دقيقة في عنصر التحكم. أكد التحليل الديناميكي الحراري ارتفاع درجة حرارة PC في وجود الأحماض العضوية وأشار إلى ماص للحرارة وعدم عفوية عملية التشوه الحراري. أكدت نتائج الدراسة الحالية أنه يمكن استخدام الأحماض العضوية كمركبات فعالة من حيث التكلفة ومستدامة ليس فقط لتعزيز إنتاج البروتينات النباتية ولكن أيضًا لتعزيز ثبات حرارة PC للتطبيق المحتمل في صناعة الأغذية.Translated Description (French)
Résumé L'hyperaccumulation intracellulaire de la phycocyanine (PC) et sa forte sensibilité à la dégradation à des températures plus élevées sont des problèmes majeurs associés à sa production à partir de cyanobactéries. La présente étude a évalué différentes concentrations d'acides organiques (1, 2 et 3 mM) (acide citrique, acide acétique, acide succinique, acide fumarique et acide oxalique) en mode fed-batch sur la biomasse et la production de phycobiliprotéines à partir d'Arthrospira platensis . En outre, ils ont été évalués à 2,5-7,5 mM comme conservateur pour stabiliser le PC à des températures élevées. L'incorporation de 3 mM d'acide succinique dans le milieu de culture a augmenté la biomasse et la productivité en PC à 164,05 et 26,70 mg L −1 jour −1 , ce qui était ~ 2 et 3 fois plus élevé que le témoin, respectivement. Le PC produit dans ce traitement était de qualité alimentaire avec un rapport de pureté de 2,2. L'utilisation d'acides organiques a également amélioré la stabilité thermique du PC. L'acide citrique (7,5 mM) a nettement favorisé les valeurs de demi-vie du PC à 189,44 min par rapport à 71,84 min dans le témoin. L'analyse thermodynamique a confirmé une thermostabilité plus élevée du PC en présence d'acides organiques et a indiqué l'endothermie et la non-spontanéité du processus de dénaturation thermique. Les résultats de la présente étude ont confirmé que les acides organiques pourraient être utilisés comme composés rentables et durables pour promouvoir non seulement la production de phycobiliprotéines, mais aussi la thermostabilité du PC pour une application potentielle dans l'industrie alimentaire.Translated Description (Spanish)
Resumen La hiperacumulación intracelular de ficocianina (PC) y su alta susceptibilidad a la degradación a temperaturas más altas son importantes problemas desafiantes asociados con su producción a partir de cianobacterias. El presente estudio evaluó diferentes concentraciones de ácidos orgánicos (1, 2 y 3 mM) (ácido cítrico, ácido acético, ácido succínico, ácido fumárico y ácido oxálico) en modo de alimentación por lotes en la producción de biomasa y ficobiliproteínas de Arthrospira platensis . Además, se evaluaron a 2,5-7,5 mM como conservante para estabilizar la PC a altas temperaturas. La incorporación de 3 mM de ácido succínico en el medio de cultivo mejoró la biomasa y la productividad de PC a 164.05 y 26.70 mg L −1 día −1 , que fue ~ 2 y tres veces mayor que el control, respectivamente. El PC producido en este tratamiento era de grado alimenticio con una relación de pureza de 2.2. El uso de ácidos orgánicos también mejoró la estabilidad térmica del PC. El ácido cítrico (7.5 mM) promovió notablemente los valores de semivida de PC a 189.44 min en comparación con 71.84 min en el control. El análisis termodinámico confirmó una mayor termoestabilidad del PC en presencia de ácidos orgánicos e indicó la endotermia y no espontaneidad del proceso de desnaturalización térmica. Los hallazgos del presente estudio confirmaron que los ácidos orgánicos podrían utilizarse como compuestos rentables y sostenibles para promover no solo la producción de ficobiliproteínas, sino también la termoestabilidad de la PC para su posible aplicación en la industria alimentaria.Files
s12934-023-02256-2.pdf
Files
(2.2 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:94a116d9b0fc2a1713a3781eab1bd47a
|
2.2 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تعزيز إنتاجية الفيكوسيانين وقابلية الحرارة من Arthrospira platensis باستخدام الأحماض العضوية
- Translated title (French)
- Amélioration de la productivité et de la thermostabilité de la phycocyanine d'Arthrospira platensis à l'aide d'acides organiques
- Translated title (Spanish)
- Mejora de la productividad y termoestabilidad de la ficocianina de Arthrospira platensis utilizando ácidos orgánicos
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4389336447
- DOI
- 10.1186/s12934-023-02256-2
References
- https://openalex.org/W1989371217
- https://openalex.org/W2005700914
- https://openalex.org/W2020525843
- https://openalex.org/W2087931000
- https://openalex.org/W2130916764
- https://openalex.org/W2143444184
- https://openalex.org/W2149614480
- https://openalex.org/W2165344448
- https://openalex.org/W2317376391
- https://openalex.org/W2331356499
- https://openalex.org/W2358685834
- https://openalex.org/W2612797197
- https://openalex.org/W2760608640
- https://openalex.org/W2765551864
- https://openalex.org/W2777133455
- https://openalex.org/W2804008493
- https://openalex.org/W2998741431
- https://openalex.org/W3004823379
- https://openalex.org/W3024585683
- https://openalex.org/W3119919730
- https://openalex.org/W3182800943
- https://openalex.org/W3184613494
- https://openalex.org/W3199388655
- https://openalex.org/W3199994995
- https://openalex.org/W4236085504
- https://openalex.org/W4281697106
- https://openalex.org/W4285403922
- https://openalex.org/W4327684349
- https://openalex.org/W4377195274
- https://openalex.org/W634662054