Le facteur de croissance dans la culture de spiruline

1 préface

LA Aaspiruline, également connue sous le nom d’arthrospira, est un organisme procaryote filamenteux bleu-vert de 7-400 µm de long, 30-45 µm de large Et et7-10 µm de diamètre (comme le montre lA aFigure 1). Elle pousse principalement dans les régions tropicales Et etsubtropicales Et etles lacs alcalins. Il a une histoire vivante de 3,5 milliards d’années Et etest l’une des plus anciennes formes de vie sur terre [1,2].

Il existe plus de 50 espèces de spiruline, mais seules deux espèces, Arthrospiramaxima Et etArthrospiraplatensis, sont cultivées à grande échelle au niveau internationAl., Et etal.Spiruline Et etses extraits sont largement utilisés dans les aliments, les aliments Et etles cosmétiques en raisSur lede leurs nutriments riches, contenant 60%-70% de protéines, 25% d’acides aminés essentiels, 4% de vitamines, etc., Et etdivers ingrédients ont certaines activités biologiques, telles que l’anti-oxydatiSur leEt etl’amélioratiSur lede l’immunité humaine [3-5]. 

Ces dernières années, de nombreux chercheurs ont découvert grâce à des expériences animales In vitro que la spiruline Et etses extraits ont une série de fonctions biologiques sur le corps humain, telles que l’anti-oxydation, l’anti-inflammation, l’anti-tumeur, l’amélioratiSur lede l’immunité, Et etla préventiSur lede la stéatose hépatique [6−8], faisant spiruline ont un grEt en pluspotentiel dans les marchés biologiques et médicaux. Actuellement, le monde et#39; L LLlla consommatiSur lemoyenne de spiruline dépasse des milliers de tonnes par an [9]. Comme spiruline ' L lles fonctions nutritionnelles et de soins de santé ont attiré davantage l’attentiSur ledes consommateurs, leur demande sur le marché augmente également d’année en année. Cependant, en raison du coût élevé de la culture de la spiruline, du faible rendement par unité de surface et de la grave contamination microbienne du produit résultant, l’amélioration de la technologie de culture de la spiruline afdansde réduire les coûts et d’augmenter le rendement par unité de surface est devenue un objectif de recherche.

Spiruline a les caractéristiques de photosynthèse forte, croissance et reproduction rapides, forte adaptabilité environnementale, et récolte facile. Il peut être cultivé dans des bassins fermés et ouverts en lots uniques ou en continu, mais son taux de croissance et sa teneur en composants sont étroitement liés à des conditions telles que les nutriments, l’environnement de culture et la région. En général, la solution de culture de spiruline peut être récoltée lorsque l’od560 nm est de 0,8 (environ 0,34 g/L), mais une perte d’éléments nutritifs peut se produire pendant la récolte en raison de la rupture cellulaire [10]. Par conséquent, la compréhension des principaux facteurs d’influence et de leurs modes d’influence dans la culture de la spiruline permettra de réguler les conditions de croissance de la spiruline en fonction des objectifs de culture (tels que le rendement élevé, l’enrichissement en éléments nutritifs, etc.), ce qui permettra de contrôler raisonnablement et efficacement le taux de croissance et la teneur en composants de la spiruline et d’obtenir une spiruline de haute qualité et à haut rendement.

A Al’heure actuelle, il y a eu de nombreux rapports sur leFonctions biologiques de la spiruline, mais de moins en moins de rapports approfondis sur ses conditions de culture. Par exemple, Tian Qiyang [11] a étudié l’effet des sources d’azote sur la croissance de la spiruline. Les résultats ont montré que le sulfate d’ammonium à la même concentration pouvait favoriser la croissance cellulaire de spiruline plus que l’acétate d’ammonium, mais la raison n’a pEn tant queété expliquée. De plus, l’étude ne portait que sur le rendement et ne tenait pas compte du coût de la culture. Cet ouvrage examine les facteurs affectant la croissance de la spiruline et les questions connexes telles que le coût et le rendement, fournissant des conseils théoriques pour la culture de la spiruline à faible coût, à haut rendement et de haute qualité.

2 facteurs affectant la croissance de spiruline

2.1 source d’azote

Les protéines sont le principal composant de la spiruline, représentant 50% à 70% de sa teneur. Les sources d’azote sont les principales matières premières pour la synthèse des protéines. La forme et la teneur des sources d’azote dans le milieu de culture ont un effet significatif sur la croissance et la teneur en protéines de la spiruline, et les différentes sources d’azote ont des effets différents sur la croissance de la spiruline. Actuellement, les sources d’azote couramment utilisées sont l’urée, le glutamate de sodium, le NaNO3 et le NH4Cl, l’acétate d’ammonium, etc. Le tableau 1 montre l’effet de différentes sources d’azote et de leurs concentrations sur le rendement final de spiruline. Par exemple, 7,5 mmol/L d’urée et 15 mmol/L de NaNO3 ont été utilisés comme sources d’azote dans un photobioréacteur tubulaire, respectivement, et la culture en un seul lot a été effectuée pendant 8 jours dans des conditions de Le pHHH9,5 et de température 32 °C. Les rendements de cellules spirulines étaient respectivement de 486 et 515 mg/(L.d) [12]. Bien que la concentration d’urée était la moitié de celle de NaNO3, les rendements finaux de spiruline cultivée avec les deux étaient semblables, ce qui indique que le taux de croissance et le rendement de spiruline lors de l’utilisation de l’urée comme source d’azote étaient plus élevés. Lorsque la concentration d’urée dépassait 200 mg/L,le taux de croissance diminuait progressivement, principalement parce que [17,18]:

(1) (1) (1) Chaque molécule d’urée fournit 2 atomes d’azote, tandis que NaNO3 fournit seulement 1 atome d’azote; (2) dans des conditions alcalines, l’urée peut spontanément s’hydrolyser dans la solution de culture en ammoniac, qui est facilement absorbé par la spiruline; (3) spiruline et#L’absorption du nitrate nécessite d’abord de le réduire en nitrite, puis de le convertir en ammoniac sous l’action d’enzymes. De plus, le processus de réduction consomme de l’énergie; (4) lorsque la concentration de la source d’azote est trop élevée, l’excès d’azote peut être converti en ions d’ammonium toxiques qui inhibent la croissance cellulaire. Le glutamate de Sodium à une concentration inférieure à 1 g/L dans le milieu de culture peut augmenter le taux de croissance de la spiruline ainsi que la teneur en protéines et en β-carotène, mais à une concentration supérieure à 1 g/L,le taux de croissance diminue considérablement en raison de la capacité métabolique limitée [11].

Ces dernières années, le NH4HCO3 a été de plus en plus utilisé comme source d’azote pour la culture de spiruline pour les raisons suivantes: (1) il est moins cher, car le prix du NH4HCO3 est inférieur à celui de l’urée et du NaNO3; (2) il peut ajuster la valeur du Le pHet la source de carbone de la solution de culture; Et (3) l’ammoniac produit peut inhiber la croissance et la reproduction des rotifères. Bao Yilu et Al., et al.[13] ont cultivé de la spiruline dans un seul lot, et la concentration appropriée de NH4HCO3 dans le milieu de culture était de 5,0 mmol/L, et le rendement final en spiruline pouvait atteindre 260 mg/L. Cependant, lorsque la concentration de NH4HCO3 a dépassé 5,0 mmol/L, la croissance et la reproduction de la spiruline a été inhibée, et elle s’est même désintégrée et est morte. Par conséquent, le rendement final de spiruline peut être efficacement augmenté en combinant différentes sources d’azote pendant le processus de culture.

2.2 source de carbone

Spiruline est un micro-organisme photosynthétique qui peut utiliser le CO2 comme source de carbone pour la photosynthèse dans des conditions de lumière pour produire de l’énergie et des composés contenant du carbone. Il peut également synthétiser des glucides (tels que l’acide linolénique et les polysaccharides) en utilisant des sources de carbone organique ou inorganique en l’absence de lumière. Actuellement, des composés organiques simples tels que le glucose, le lactose et l’éthanol sont couramment utilisés comme sources de carbone pour la culture de la spiruline, principalement parce qu’ils sont faciles à contrôler et peuvent obtenir des rendements élevés de spiruline dans un laps de temps relativement court. Les effets des différentes sources de carbone sur la croissance de la spiruline et de ses composants varient considérablement. Par exemple, dans des conditions de culture d’une intensité d’éclairage de 5,0 KLX X Xet d’une concentration de source de carbone de 1 g/L, une culture en lot unique a été effectuée en utilisant de l’éthanol, du glucose et de l’acide acétique comme sources de carbone dans une culture en lot unique pendant 14 jours dans des conditions de culture d’une intensité d’éclairage de 5,0 KLX et d’une concentration de source de carbone de 1 g/L, les densités cellulaires finales de spiruline étaient respectivement de 2,17, 2,05 et 1,95 g/L, Qui ont été 1,2 à 1,4 fois la densité cellulaire (1,57 g/L) de la culture photoautotrophique avec le CO2 comme source de carbone. 

La teneur en acide linolénique (GLA) dans les acides gras totaux de la spiruline est de 23,6% (glucose), 24,2% (acide acétique), et 24,5% (éthanol) lors de l’utilisation de différentes sources de carbone. L’éthanol et l’acide acétique produisent plus d’agl que le glucose comme source de carbone. Les principales raisons sont: (1) spiruline peut convertir directement l’acide acétique ou l’éthanol en acétylcoenzyme A, A,A,A,A,A,A,un précurseur de la formation de graisse [19]; (2) les sous-produits organiques du métabolisme du glucose peuvent inhiber la croissance et la reproduction de la spiruline à certaines concentrations[14]. C.-à-d. l’acétyle coenzyme A [19]; (2) les sous-produits organiques du métabolisme du glucose peuvent inhiber la croissance et la reproduction de la spiruline à certaines concentrations [14].

Le taux de croissance de la spiruline est également affecté par différentes concentrations de la même source de carbone. Par exemple, Tian Hua et Al., et al.[20] ont montré que lorsque la spiruline était cultivée avec un milieu nutritif mixte dans Zarrouk medium et 4 KLX light, la concentration optimale de glucose comme source de carbone était de 3 g/L. Après 9 jours, le poids sec de spiruline était 1,29 fois celui du groupe témodans(sans glucose). Cependant, lorsque la concentration de glucose dépasse 4 g/L, le taux de croissance de la spiruline est limité, principalement parce que: (1) le glucose peut activer l’activité des enzymes métaboliques physiologiques cellulaires spiruline, améliorer la photosynthèse de la spiruline et augmenter la valeur de saturation lumineuse, produisant ainsi une biomasse de spiruline plus élevée; (2) le groupe témodansspiruline est autotrophique photosynthétique, et HCO3− est sa principale source de carbone. La réaction HCO3−→CO32−+OH− provoque un changement important du pH Hde la solution de culture, ce qui entraîne une inhibition du taux de croissance de la spiruline. Cependant, il convient de noter que dans un système industriel ouvert d’élevage de spiruline, il existe une concurrence complexe entre les bactéries et les algues. L’ajout d’une source de carbone organique peut perturber l’équilibre bactérie-algues établi, et d’autres recherches sont nécessaires.

Le réchauffement climatique de ces dernières années est principalement causé par des gaz à effet de serre tels que le CO2 produit par la combustion de combustibles fossiles. La culture de micro-organismes photosynthétiques avec du CO2 comme source de carbone pour réduire les émissions de CO2 dans l’air a attiré beaucoup d’attention [21]. l’ogbondaet Al., et al.[22] [en]cultivés dans un photobioréacteur en spirale étagée avec une concentration de CO2 de 0,44 g/(L.d) et une intensité lumineuse de 60 μmol/(m2.s) pendant 50 jours dans un photobioréacteur à hélice étagée. La concentration en cellules de spiruline a atteint un maximum de 12,8 g/L, et le taux de consommation de CO2 a dépassé 90% au cours de la période du 20e au 50e jour. Cependant, le CO2 excessif a également eu un certadanseffet inhibiteur sur la croissance de spiruline. HCO3− est la principale forme de CO2 en solution aqueuse et une source importante de carbone inorganique pour la culture de spiruline. La concentration de CO2 peut être contrôlée efficacement en ajustant le pH de la solution de culture, contrôlant ainsi le taux de croissance et le rendement final de spiruline [21]. Par conséquent, le CO2 et d’autres carbone organique peuvent être raisonnablement combinés comme source de carbone pour la culture de spiruline, qui non seulement peut obtenir un grEt en plusrendement, mais aussi réduire les émissions de CO2 dans l’air.

2.3 pH et température

Le pH et la température ont un effet significatif sur la culture de la spiruline. Le taux de croissance de la spiruline change paraboliquement avec le pH et la température. La spiruline peut obtenir le taux de croissance le plus rapide et la teneur en protéines la plus élevée dans les conditions d’une solution de culture avec un pH de 9 à 10 et une température de 30 °C [1,22]. En plus d’affecter la croissance et la reproduction de la spiruline et la morphologie cellulaire, le pH et la température affectent également le contenu et l’activité de la spiruline et#39; L lprincipes actifs. Ismaielab et Al., et al.[23] [en]ont constaté que la teneur en phycobiliprotéines, en chlorophylle et en carotène dans la spiruline était la plus élevée lorsque le pH du milieu de culture était de 8,5, atteignant respectivement 91, 10,6 et 2,4 mg/g; L’activité antioxydante de la spiruline était également plus élevée lorsque le pH était de 9,0, sa capacité de récupération des radicaux libres, son pouvoir de réduction et sa capacité de chélation étaient de 567%, 250% et 206% du groupe témoin (2,5 μg BHT), respectivement.

Pendant la culture de la spiruline, la consommation de HCO3− et de nutriments et la production de métabolites ont provoqué une hausse du pH de la solution de culture et une augmentation de la température. La production d’ammonium libre dans la solution de culture a été la principale raison de la diminution de la production de spiruline. Par conséquent, dans un milieu de culture utilisant NH4HCO3 comme source d’azote et de carbone, la valeur du pH joue un rôle clé dans le contrôle de l’apport en nutriments à la spiruline. Pendant le processus de culture, la valeur du pH et les changements de température dans le milieu de culture doivent être ralentis autant que possible pour réduire l’effet inhibiteur sur la croissance de la spiruline.

2.4 source lumineuse

La source lumineuse est la principale source d’énergie pour la croissance et la reproduction des micro-organismes photosynthétiques. Spiruline est un micro-organisme photosynthétique, de sorte que la source de lumière est également l’un des facteurs les plus importants affectant la croissance et la reproduction de spiruline. La longueur d’onde, la durée lumineuse et l’intensité lumineuse de la source lumineuse ont une grande influence sur le taux de croissance et la teneur en composants de la spiruline. Le rendement final de spiruline augmente avec l’augmentation de l’intensité lumineuse. Si le glucose est utilisé comme source de carbone, le rendement final de spiruline est de 1,24, 1,61 et 1,95 g/L lorsque cultivé sous des intensités lumineuses de 2,0, 3,5 et 5,0 KLX pendant 14 jours, respectivement [19]. Shi Shiet Al., et al.[1] [traduction]ont montré que lorsque cultivé dans un réservoir en verre transparent, le taux de croissance de la spiruline augmentait graduellement avec l’augmentation de la longueur d’onde lumineuse, et la longueur d’onde optimale de la source lumineuse était la lumière rouge, et le temps de lumière optimal était de 8 h/ j. Après 18 jours de culture sous lumière rouge (620-630 nm), lumière bleue (465-475 nm) et lumière verte (522-532 nm), les rendements finaux de spiruline étaient respectivement de 1,35, 1,18 et 1,08 g/L. Le rendement final de spiruline cultivée sous lumière rouge a augmenté de 56,69% par rapport au groupe témoin (pas de lumière).

Le temps de lumière a également eu un effet significatif sur le rendement final de spiruline. En cas d’irradiation de 0 à 12 h par jour pendant 18 jours, le rendement en spiruline augmente graduellement lorsque le temps de lumière est inférieur à 8 h/ jour, après quoi il n’y a pas de différence significative. Le rendement maximal de 1,44 g/L est obtenu lorsque la lumière est allumée pendant 8 h/ j, soit 67,64 % de plus que le groupe témoin. La source lumineuse a un effet significatif sur la teneur en ingrédients de spiruline. En culture sous lumière ultraviolette pendant 0-9 h, la teneur en matières grasses de la spiruline a augmenté de 29,5 % par rapport au groupe témoin (pas de lumière ultraviolette). Vonshak:et Al., et al.[25] [traduction]ont signalé que lorsque l’intensité lumineuse dépasse l’intensité lumineuse de saturation de la spiruline, la photoinhibition se produit. Xia Jianrong et Al., et al.[26] ont montré que la spiruline cultivée en concentrations élevées de CO2 peut améliorer la tolérance à l’intensité lumineuse élevée et réduire la photoinhibition. Par conséquent, pendant la culture de la spiruline dans des conteneurs intérieurs ou des étangs extérieurs, en récoltant continuellement la spiruline et en ajustant la concentration de CO2, la valeur OD650 nm dans la solution de culture peut être contrôlée dans une certaine plage pour assurer l’intensité lumineuse dans la solution de culture, obtenant ainsi le taux de croissance maximum de la spiruline.

2.5 contamination par le Rotifer

Les rotifères sont des protozoaires qui se nourrissent exclusivement d’algues. Ils ont une forte capacité à s’adapter à leur environnement et à se reproduire à la fois par voie asexuée et sexuelle. Ils constituent un danger sérieux pour la culture de la spiruline. Lorsque la contamination par les rotifères est extrêmement grave, elle peut entraîner une baisse rapide de la production de spiruline ou même une perte complète en 1 jour. Actuellement, deux méthodes principales sont utilisées pour réduire la contamination des cultures d’algues par les rotifères: (1) des méthodes de prévention physique, y compris la désinfection, la filtration microporeuse, etc., mais l’effet inhibiteur est relativement faible; 2) méthodes de contrôle chimique, utilisant des produits chimiques (toluène, xylène, urée, etc.) pour inhiber la croissance et la reproduction des rotifères, ce qui a un meilleur effet inhibiteur. Étant donné que la synthèse artificielle de substances chimiques présente certains risques pour la sécurité de la culture commerciale d’algues, les inhibiteurs naturels sont devenus le principal objectif des recherches actuelles [27-29].

Par exemple, Huang HuangHuanget Al., et al.[28] [traduction]ont constaté que la matrine, la matrine et la matrine ont un fort effet toxique sur le cilié Tetrahymena thermophila et sont relativement peu coûtant (environ 10 yuans /g pour la matrine). Les valeurs de la cl50 sur 24 heures sont respectivement de 0,175, 0,061 et 2,13 μg/L. 1,76 ~ 2,13 μg/L matrine (un insecticide pour plantes) peut réduire efficacement le nombre de rotifères et leur capacité de reproduction, et n’a pas de toxicité significative pour la croissance des cellules spiruline et la photosynthèse de la chlorophylle; 0,003 ~ 0,006 mg/L la solution combinée (extrait de vette amère et kawain dans un rapport massique de 1:9) peut inhiber significativement la croissance des rotifères en 3 jours. À 9 jours, tous les rotifères étaient décédé, et il n’y avait aucun effet significatif sur le rendement final de spiruline ou sa teneur en phycocyanine [10]. Une concentration de NH4HCO3 supérieure à 200 mg/L dans le milieu de culture a un effet inhibiteur important sur la croissance et la reproduction des rotifères. Après 24 heures, la population de rotifer a diminué de 52 à 6 par mL, et après 48 heures, sa capacité de reproduction était de 0. La raison pourrait être que l’ammoniac produit a augmenté la teneur en glutamate extracellulaire, entraînant une intoxication aiguë du système nerveux central des rotifères [28]. L’ammoniac libre peut également avoir un effet toxique direct sur les cellules du rotifer.

2.6 inhibiteurs de croissance autotrophiques

Les inhibiteurs de croissance autotrophiques sont des mmetabolites produits pendant la culture de la spiruline, tels que les polysaccharides macromoléculaires (poids moléculaire supérieur à 100 kDa), les restes de spiruline morte, et les amines libérées par leur décomposition. Ils ont un effet inhibiteur sérieux sur la croissance de la spiruline, et leur rejet direct peut également causer des problèmes environnementaux tels que la mort des plantes aquatiques et la prolifération d’algues. 

La solution de culture de spiruline réutilisée contient des polysaccharides macromoléculaires, qui peuvent causer le taux de croissance de spiruline à diminuer de 23% par rapport à la solution de culture fraîche, l’absorption de sel nutritif à diminuer de plus de 35%, la teneur en protéines à diminuer de 15%, et la teneur en chlorophylle à diminuer de 35% [13]. Les principales raisons en sont les suivantes: (1) les inhibiteurs peuvent augmenter l’hydrophobicité de la surface cellulaire, conduisant à la floculation cellulaire et à la sédimentation; 2) l’effet de la réduction de la teneur en chlorophylle sur la photosynthèse; (3) réduire l’activité des enzymes du système antioxydant et de la réductase de nitrate; (4) autre contamination microbienne [29]. Afin d’améliorer le taux de réutilisation de la solution de culture et de réduire la pollution de l’environnement causée par la solution de culture, la technologie de séparation membranaire et l’adsorption adsorbante sont des méthodes couramment utilisées pour éliminer la matière organique de la solution de culture de spiruline. Yu Yuet Al., et al.[30] ont constaté que le taux de croissance de la spiruline dans le milieu de culture filtré à travers une membrane d’ultrafiltration de 100 kDa était 30% plus élevé que dans le milieu de culture non filtré, qui était proche de celui du milieu de culture frais. Wang WangWangWanget Al., et al.[31] ont utilisé la résine d’adsorption macroporeuse S-8 pour traiter le milieu de culture, ce qui a réduit les polysaccharides extracellulaires de 62% et augmenté le taux de croissance de la spiruline de 39,4%. En combinaison avec la récolte continue de spiruline, il est impératif de développer une technologie pour la séparation et l’extraction des polysaccharides extracellulaires de spiruline et des protéines extracellulaires du bouillon de culture de spiruline.

2.7 oligo-éléments

Les oligo-éléments tels que le sélénium, l’iode, le cuivre, le zinc et le manganèse ont également un certain effet sur la croissance de la spiruline [32]. Les microalgues comme la spiruline ont un effet de bio-concentration sur la plupart des métaux. De faibles concentrations de métaux ont un certain effet de promotion sur la croissance de la spiruline, et spiruline avec des utilisations spéciales peut être cultivée. Cependant, de fortes concentrations de métaux sont toxiques pour la spiruline en endommageant la perméabilité de la membrane cellulaire. Le tableau 2 montre les concentrations de plusieurs oligo-éléments qui favorisent et inhibent la croissance de la spiruline. Le sélénium fait partie intégrante de la glutathion peroxydase, qui est essentielle à la vie humaine et au métabolisme, eta pour fonctions de maintenir un métabolisme cellulaire normal et de prévenir et de traiter diverses maladies.

Le sélénium organique a une toxicité plus faible et une activité biologique plus élevée, et est une source importante de sélénium pour le corps humain. Le sélénium dans la spiruline est principalement sous forme de sélénium organique (comme la sélénoprotéine), de sorte que le sélénium inorganique peut être converti en sélénium organique par l’effet d’enrichissement de la spiruline. Des concentrations de sélénium inférieures à 0,1 mg/mL peuvent favoriser la croissance de la spiruline, tout en augmentant la teneur en phycocyanine (C-PC) et en carotène dans la spiruline [33]. Cependant, des concentrations de sélénium supérieures à 0,2 mg/mL sont toxiques et peuvent directement conduire à la mort de la spiruline. En ajoutant du sélénium en petites quantités, sa concentration cumulée peut atteindre 1 mg/mL, ce qui peut encore favoriser la croissance de la spiruline. La teneur en sélénium de la spiruline peut atteindre jusqu’à 1,3 mg/g [39].

2.8 autres facteurs

L’environnement de culture a également un certain effet sur la croissance de la spiruline et le contenu de ses composants. Tolgal et al. [40] ont constaté qu’après 10 jours de culture dans un incubateur transparent, le rendement en spiruline atteignait 0,99 g/L, mais la teneur en protéines était faible, à seulement 33,4 %. En culture dans des poches et des étangs de polyéthylène, le rendement n’était que d’environ 0,5 g/L et la teneur en protéines était de 54,5 % et 58,3 % respectivement. Les principales raisons sont: (1) dans l’incubateur transparent, spiruline se développe rapidement, les sources d’azote sont rapidement consommées, et la synthèse des protéines est limitée, ce qui entraîne une faible teneur en protéines dans la spiruline; (2) le changement de température dans un récipient fermé est plus petit que celui dans un étang extérieur, et il est plus facile à contrôler, particulièrement quEt en pluscultivé en hiver. Le milieu de culture est un élément nutritif important pour la croissance et la reproduction de la spiruline. Par exemple, Mg2+ favorise la synthèse des polysaccharides en activant l’activité enzymatique, tandis que K+ et Na+ maintiennent la pression osmotique normale à l’intérieur et à l’extérieur de la membrane cellulaire.

Shi et al. [1] ont utilisé une expérience orthogonale à cinq facteurs et à quatre niveaux pour obtenir la composition et la teneur du milieu optimal de spiruline. Les cinq principaux nutriments et leurs concentrations étaient NaHCO3 10 g/L, NaNO3 2 g/L, KH2PO4 0,6 g/L, MgSO4·7H2O 0,2 g/L et K2SO4 1,2 g/L. Les vitamines ont également un certain effet sur la croissance et la teneur en spiruline. Par exemple, Zhang ZhangShaobin et al. [41] ont signalé que 0,1-5 mg/L de vitamine B5 peut favoriser la croissance de la spiruline, avec le plus grEt en pluseffet de promotion à 0,5 mg/L. Après 9 jours de culture, l’od560 nm de la solution de culture a dépassé 0,9 et la teneur en phycocyanine a atteint un maximum de 0,02 mg/mL. La recherche [42] montre que la teneur en acides gras polyinsaturés et en cytochrome de la spiruline cultivée dans l’eau de mer est significativement plus élevée que celle de la spiruline cultivée en eau douce. Une conclusion préliminaire est que cela est causé par les raisons suivantes:

(1) L’eau de mer est riche en nutriments minéraux; (2) l’eau de mer a de bonnes propriétés tampon et un changement de pH lent; (3) l’eau de mer a une concentration élevée de CO2. Toutefois, les raisons spécifiques doivent être étudiées plus en détail.

3 résumé et perspectives

Poudre de spirulineEst riche en nutriments et a certaines activités biologiques. Couplé à l’amélioration des personnes' L lle niveau de vie et le renforcement de la sensibilisation à la santé, la demande en la matière augmente progressivement. Toutefois, à l’heure actuelle, les entreprises de spiruline sont confrontées à des problèmes tels que des coûts de culture élevés, un faible rendement par unité de surface, une grave prédation par les rotifères et une grave contamination microbienne des produits qui en résultent, ce qui a entraîné une faible production de spiruline et limité son application. En outre, la spiruline, en tant qu’aliment idéal du 21ème siècle, deviendra partie intégrante de la future agriculture circulaire. La réduction des coûts de production, l’augmentation des rendements et le contrôle du risque de pollution environnementale deviendront les principales orientations de recherche pour la culture de la spiruline à l’avenir.

Avec l’expansion rapide de la population, le développement des ressources marines et la production de nouveaux aliments marins ont été mis à l’ordre du jour, et il est urgent d’améliorer la technologie de culture de la spiruline à l’aide de l’eau de mer. Le type et la concentration des sources d’azote et de carbone, la concentration de CO2, la longueur d’onde lumineuse et les inhibiteurs de croissance autotrophiques sont des paramètres qui ont un impact significatif sur le taux de croissance des cellules spirulines. L’amélioration de la technologie de culture de spiruline devrait commencer avec les paramètres ci-dessus, et rechercher une technologie de culture de spiruline à faible coût et à haut rendement. Par exemple, pendant la culture intérieure de spiruline, le taux de croissance des cellules de spiruline peut être ajusté en contrôlant le type et la concentration de la source d’azote, la longueur d’onde lumineuse et la concentration de CO2, etc., tandis qu’une certaine quantité de substances telles que la trichodermine peut être ajoutée pour inhiber l’invasion des rotifères, réduire les coûts de production, augmenter les rendements et réduire le risque de pollution de l’environnement.

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