وفي السنوات الأخيرة، أدت المشاكل البيئية المتزايدة الناجمة عن الأنشطة البشرية المنشأ وآثارها السلبية على صحة النظم الإيكولوجية وتوازنها إلى البحث عن نظم إنتاج أكثر كفاءة وصديقة للبيئة. وقد أدى ذلك إلى تسريع العمليات في الصناعات وتعزيز تنفيذ علاجات المعالجة الحيوية وتطوير المركبات الحيوية للتخفيف من هذه الآثارالضارة 1.
أدى هذا السياق إلى نمو كبير في دراسة الطحالب الدقيقة ، مدفوعا بالحاجة إلى إيجاد حلول مبتكرة للتحديات البيئية والاقتصادية الحالية. تزدهر الطحالب الدقيقة في البيئات المائية ، باستخدام ضوء الشمس وثاني أكسيد الكربون كمصادر للطاقة والكربون ، على التوالي. هذه الخاصية تجعلها بديلا مستداما وواعدا لإنتاج العديد من المنتجات القيمة. ركزت الأبحاث في هذا المجال على فهم فسيولوجيا التمثيل الغذائي لهذه الخلايا ، بالإضافة إلى تطوير تقنيات فعالة لزراعتها ومعالجتها2.
هناك حاجة واضحة لتطوير أدوات يمكن الوصول إليها وموثوقة لدراسة الطحالب الدقيقة لتسريع عمليات البحث وتعميق فهم علم وظائف الأعضاء والتمثيل الغذائي والتطبيقات المحتملة. وينبغي أن تمكن هذه الأدوات من إجراء تحليل سريع لتأثير العوامل البيئية وعوامل الإنتاج على البارامترات الرئيسية، مثل تركيز الكلوروفيل، الذي يعد مؤشرا أساسيا على صحة هذه الكائنات وتطورها. قد يشير انخفاض محتوى الكلوروفيل إلى الإجهاد البيئي أو نقص التغذية أو الأمراض.
تلعب هذه الأصباغ الخضراء دورا مهما في عملية التمثيل الضوئي ، حيث تلتقط طاقة ضوء الشمس لتحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى جلوكوز وأكسجين وتشكل ما بين 0.5٪ و 5٪ من الكتلة الحيوية للطحالب الدقيقة3. بالإضافة إلى دورها الأساسي في الحفاظ على عمليات الحياة ، وجدت الكلوروفيل تطبيقات في مختلف الصناعات. تستخدم مستخلصات الكلوروفيل في معالجة الأغذية والمشروبات كملونات طبيعية ، مما يضفي ألوانا خضراء نابضة بالحياة على المنتجات مع توفير خصائص مضادة للأكسدة. علاوة على ذلك ، تكتسب المكملات الغذائية القائمة على الكلوروفيل شعبية في قطاع الصحة والعافية بسبب آثارها المزعومة لإزالة السموم والمضادة للالتهابات. من خلال تسخير الخصائص متعددة الأوجه للكلوروفيل ، يمكن للصناعات تطوير منتجات مبتكرة تساهم في كل من الجاذبية البصرية ورفاهية المستهلك1.
في هذا الصدد ، فإن الطحالب الدقيقة ذات الأهمية الكبيرة في التكنولوجيا الحيوية هي C. sorokiniana. تتميز هذه الكائنات الحية الدقيقة بمعدل نموها السريع ، مما يجعلها عالية الكفاءة في إنتاج الكتلة الحيوية. بالإضافة إلى ذلك ، C. sorokiniana يعرض محتوى متنوعا من المركبات الغذائية العالية ، بما في ذلك البروتينات والدهون والفيتامينات ، مما يجعله ذا قيمة لمختلف التطبيقات في إنتاج الغذاء والأعلاف والوقود الحيوي2. علاوة على ذلك ، وجد أن هذه الأنواع من الطحالب الدقيقة تنتج إنزيمات خارج الخلية ذات وظائف متنوعة ، مما يفتح إمكانيات لتطبيقات التكنولوجيا الحيوية مثل معالجة مياه الصرف الصحي والمعالجة الحيوية والمستحضرات الصيدلانية4. بالإضافة إلى نموه السريع وتطبيقاته المتنوعة ، يظهر C. sorokiniana أيضا إمكانات كبيرة لإنتاج الكلوروفيل. ككائن حي دقيق ضوئي ، C. sorokiniana تمتلك الآلات اللازمة لتخليق الكلوروفيل ، والذي يشكل ما بين 0.5٪ و 5٪ من الكتلة الحيوية للطحالبالدقيقة 3. هذه القدرة تجعل C. sorokiniana مرشحا جذابا لإنتاج الكلوروفيل على نطاق تجاري وتعد بأن تكون حلا مستداما للتحديات البيئية والتغذويةالملحة 5.
من ناحية أخرى ، هناك أنواع أخرى من الطحالب الدقيقة ذات الأهمية الكبيرة هي H. pluvialis. تشتهر هذه الطحالب الدقيقة بإنتاجها للأستازانتين ، وهو صبغة قوية مضادة للأكسدة لها العديد من التطبيقات الصناعية. يعمل أستازانتين كآلية وقائية للنظام الضوئي H. pluvialis ، مما يحميه من الإجهاد التأكسدي الناجم عن العوامل البيئية. هذه الصبغة مطلوبة بشدة في مستحضرات التجميل والمغذيات وتربية الأحياء المائية ، نظرا لخصائصها المضادة للأكسدة وفوائدها الصحية المحتملة. بفضل قدرته الوفيرة على إنتاج أستازانتين ، يقدم H. pluvialis وسيلة واعدة لتطوير منتجات مبتكرة تلبي مختلف الاحتياجات الصناعيةوالاستهلاكية 6.
كما أبرزت الدراسات الحديثة إمكانية إنتاج H. pluvialis1 لإنتاج الكلوروفيل ، مما يزيد من أهميته الصناعية. على سبيل المثال ، بحثت دراسة في محتوى الكلوروفيل في H. pluvialis في ظل ظروف نمو متفاوتة ووجدت أنه في ظل معايير الزراعة المثلى ، أظهر H. pluvialis معدلات إنتاج الكلوروفيل الملحوظة ، متجاوزة تلك الموجودة في أنواع الطحالب الدقيقةالأخرى 7. وتؤكد هذه النتيجة على إمكانات الملوية البلوفيالية كمصدر مستدام للكلوروفيل، مما يتيح فرصا جديدة لاستخدامه في مختلف القطاعات الصناعية.