Abstract:
Os óleos microbianos se destacam como alternativa de matéria-prima para obtenção de biodiesel, assim como outras aplicações. Estes óleos podem ser oriundos de microalgas, bactérias e leveduras. Contudo, as leveduras oleaginosas, como Rhodotorula mucilaginosa, se destacam por apresentarem alta taxa de crescimento e capacidade de assimilação de diversos substratos. Assim, o glicerol bruto gerado na produção de biodiesel é proposto como uma fonte de carbono promissora, também contribuindo para a sustentabilidade da cadeia produtiva do biocombustível. Além da fonte de carbono, diversos fatores influenciam no crescimento microbiano, como o modo de cultivo, podendo ser em batelada, batelada alimentada ou contínuo. A batelada alimentada apresenta algumas vantagens, como evitar a ação inibitória do substrato sobre o crescimento microbiano, favorecendo a obtenção de alta densidade celular. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo avaliar a capacidade da levedura Rhodotorula mucilaginosa de acumular lipídios utilizando como fonte de carbono o glicerol bruto, investigando diferentes estratégias de alimentação no cultivo em batelada alimentada visando à obtenção de biomassa lipídica. Os cultivos foram realizados em frascos agitados incubados a 25 ºC e 180 rpm, sendo avaliados dois meios de cultivo, o meio A (36,62 g L-1 glicerol bruto; 5,0 g L-1 KH2PO4; 1,0 g L-1 Na2HPO4; 3,0 g L-1 MgSO4.7H2O; 1,2 g L-1 extrato de levedura) e o meio B (10,4 g L-1 glicerol bruto; 4,3 g L-1 peptona; 2,6 g L-1 extrato de malte; 3,4 g L-1 extrato de levedura). O cultivo M48A (alimentação de meio em 48 h, 72 h e 96 h) foi o que apresentou melhor desempenho para o meio A, resultando em um aumento de 112 % na biomassa, 108 % nos lipídios totais e 100 % na produtividade de lipídios em relação à batelada simples (BS-A). Para o meio B, a estratégia com melhor resultado foi YMG5 (alimentação de glicerol bruto em 24 h, 96 h e 144 h, com adição de magnésio no meio de cultivo inicial), apresentando lipídios totais produzidos 20 vezes maiores que o processo em batelada para o meio B (BS-B). Além disso, esta estratégia promoveu um aumento de 1,2 vezes na biomassa e conteúdo lipídico, e 1,5 vezes nos lipídios totais, em comparação à melhor condição para o meio A. Portanto, a melhor condição obtida neste estudo foi YMG5, resultando em conteúdo lipídico de 51,0 ± 0,3 %, concentração de biomassa de 21,00 ± 0,48 g L-1, lipídios totais de 10,72 ± 0,18 g L-1 e produtividade de lipídios de 0,037 ± 0,001 g L-1 h-1. Em relação aos ácidos graxos presentes nos óleos microbianos deste trabalho, para ambas as condições, o ácido linoleico foi o principal ácido graxo obtido. Assim, o presente trabalho demonstrou que os cultivos em batelada alimentada resultaram em maior crescimento microbiano e lipídios totais que os cultivos em batelada simples, podendo ser vista como uma alternativa promissora à produção de óleos vegetais.
Microbial oils stand out as an alternative of raw material to obtain biodiesel, as well as other applications. These oils may come from microalgae, bacteria and yeasts. However, oleaginous yeasts, such as Rhodotorula mucilaginosa, stand out due to their high growth rate and capacity of assimilation of various substrates. Thus, the crude glycerol generated in the production of biodiesel is proposed as a viable carbon source, also contributing to the sustainability of the biofuel production chain. Besides the carbon source, several factors influence microbial growth, such as cultivation mode, which can be batch, fed-batch or continuous. The fed-batch one presents some advantages, like avoiding the inhibitory effect of the substrate on the microbial growth, favoring the obtainment of high cellular density. In this context, the present work aims to evaluate the ability of the yeast Rhodotorula mucilaginosa to accumulate lipids using as carbon source crude glycerol, investigating different feeding strategies in fed-batch cultivation to obtain lipid biomass. The cultivations were performed in shaken flasks at 25 °C and 180 rpm, being evaluated two culture media, medium A (36.62 g L-1 crude glycerol; 5.0 g L-1 KH2PO4; 1.0 g L-1 Na2HPO4; 3.0 g L-1 MgSO4.7H2O; 1.2 g L-1 yeast extract) and medium B (10.4 g L-1 crude glycerol; 4.3 g L-1 peptone; 2.6 g L-1 malt extract; 3.4 g L-1 yeast extract). The M48A culture (medium feeding at 48 h, 72 h and 96 h) presented the best performance for medium A, resulting in an increase of 112 % in biomass, 108 % in total lipids and 100 % in lipid productivity in relation to the batch process (BS-A). For medium B, the strategy with the best result was YMG5 (crude glycerol feeding at 24 h, 96 h and 144 h, with addition of magnesium in the initial culture medium), presenting total lipids produced 20 times higher than the batch process for medium B (BS-B). In addition, this strategy promoted a 1.2-fold increase in biomass and lipid content, and 1.5-fold in total lipids, compared to the best condition for medium A. Therefore, the best condition obtained in this study was YMG5, resulting in lipid content of 51.0 ± 0.3 %, biomass concentration of 21.00 ± 0.48 g L-1, total lipids of 10.72 ± 0.18 g L-1 and lipid productivity of 0.037 ± 0.001 g L-1 h-1. In relation to the fatty acids present in the microbial oils of this work, for both conditions, linoleic acid was the main fatty acid obtained. Thus, the present work demonstrated that batch fed cultures resulted in greater microbial growth and total lipids than simple batch cultures, and it can be seen as a promising alternative to the production of vegetable oils.
