Αξιολόγηση της επίδρασης της επαγόμενης οξειδωτικής καταπόνησης στην ανάπτυξη, τους αντιοξειδωτικούς μηχανισμούς και το βιοχημικό προφίλ του μικροφύκους Chlorella vulgaris

Τα μικροφύκη είναι φωτοσυνθετικοί μικροοργανισμοί που διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο στα υδάτινα οικοσυστήματα, συμβάλλοντας σημαντικά στην πρωτογενή παραγωγή και αποτελώντας βιώσιμη πηγή βιοδραστικών ενώσεων, χρωστικών και βιοκαυσίμων. Ανάμεσά τους, η Chlorella vulgaris είναι ένα μονοκύτταρο, πράσινο μικροφύκος του γλυκού νερού, το οποίο ενδιαιτεί σε ποικίλα υδάτινα περιβάλλοντα και είναι ευρέως γνωστή για την υψηλή διατροφική της αξία, τον πλούσιο βιοχημικό της χαρακτήρα και το ευρύ φάσμα βιοτεχνολογικών εφαρμογών της. Η παρούσα μελέτη επικεντρώνεται στη μεταβολική χειραγώγηση της C. vulgaris με τη χρήση υπεροξειδίου του υδρογόνου ως πηγή οξειδωτικού στρες. Συγκεκριμένα, το οξειδωτικό στρες προκλήθηκε στη C. vulgaris με την εφαρμογή τριών διαφορετικών συγκεντρώσεων H2O2 (0.25 mM, 0.5 mM, and 0.75 mM) και μελετήθηκε η επίδρασή του στην κυτταρική ανάπτυξη και το οξειδωτικό δυναμικό του μικροφύκους μέσω της καθημερινής βιοκινητικής ανάλυσης καθώς και μέτρησης των επιπέδων ελευθέρων ριζών οξυγόνου (ROS) και μαλονδιαλδεΰδης (MDA) για χρονικό διάστημα τριών ημερών. Επιπλέον, εκτιμήθηκε η αντιοξειδωτική ικανότητα της παραγόμενης βιομάζας με τη χρήση των μεθόδων FRAP και TEAC, ενώ παράλληλα μετρήθηκε η σύσταση σε ολικά φαινολικά με τη μέθοδο Folin-Ciocalteau, καθώς και η σύσταση σε χλωροφύλλες α και β και ολικά καροτενοειδή με τη χρήση φασματοφωτομετρικών μεθόδων. Ακόμη, προσδιορίστηκε η ενζυμική δραστικότητα του ενζύμου καταλάσης στη βιομάζα της C. vulgaris. Η εφαρμογή των 0.25 mM και 0.5 mM H2O2 δεν έδειξε σημαντική επίδραση στην κινητική των καλλιεργειών, ενώ το 0.75 mM H2O2 μείωσε κατά 31% την κυτταρική ανάπτυξη. Επιπρόσθετα, παρατηρήθηκαν αυξημένα επίπεδα ROS και MDΑ την πρώτη και τρίτη ημέρα, αντίστοιχα, με την εφαρμογή των υψηλότερων συγκεντρώσεων H2O2. Επιπλέον, όλες οι συγκεντρώσεις H2O2 οδήγησαν σε μια δοσο-εξαρτώμενη σημαντική αύξηση της αντιοξειδωτικής ικανότητας και της σύστασης σε ολικά φαινολικά την τρίτη ημέρα του πειράματος. Κατά τη διάρκεια του πειράματος, το 0.75 mM H2O2 παρουσίασε σημαντικά μειωμένη παραγωγή χρωστικών, ενώ παράλληλα η εφαρμογή του 0.5 mM H2O2 οδήγησε σε ουσιαστικά αυξημένη περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη α, τη δεύτερη και τρίτη ημέρα του πειράματος. Τέλος, η εφαρμογή του 0.5 mM H2O2 είχε ως αποτέλεσμα σε αύξηση της ενζυμικής δράσης της καταλάσης κατά 3.5 φορές τη δεύτερη και τρίτη ημέρα, ενώ το 0.75 mM H2O2 αύξησε την ενζυμική δράση κατά 2.5 φορές την τρίτη ημέρα. Τα αποτελέσματα αποκαλύπτουν πως το μέτριο οξειδωτικό στρες (0.5 mM H2O2) ενισχύει την παραγωγή αντιοξειδωτικών στη Chlorella vulgaris, βελτιώνοντας την ανθεκτικότητά της σε οξειδωτικές συνθήκες και προσφέροντας μια υποσχόμενη στρατηγική για τη μεταβολική χειραγώγηση με στόχο τη βελτίωση της ποιότητας της βιομάζας και την αύξηση της απόδοσης λειτουργικών ενώσεων για ποικίλες εφαρμογές.