Abstract:
Devido a sua composição bioquímica, as microalgas apresentam o potencial de serem
adicionadas diretamente a alimentos e ração animal, ou indiretamente por meio da
adição dos biocompostos produzidos pelas mesmas. Além disso podem ser utilizadas
na biofixação de CO2 e na produção de biocombustíveis. O objetivo deste trabalho foi
produzir biomassa e ácidos graxos por diferentes microalgas e condições de cultivo.
Para o desenvolvimento do trabalho, este foi dividido em três etapas: (i) avaliação da
influência da atenuação da intensidade luminosa na produção e composição da
microalga Tetraselmis suecica F&M-M33; (ii) avaliação do crescimento e produção de
ácidos graxos pela microalga Nannochloropsis oculata em cultivos autotróficos e
mixotróficos; e (iii) avaliação do crescimento e produção de ácidos graxos pelas
microalgas Chlorella vulgaris e Chlorella kessleri em cultivos autotróficos e
mixotróficos. No cultivo da microalga T. suecica F&M-M33 a produtividade foi
influenciada pela concentração celular mantida nos cultivos bem como pela radiação
solar incidida. Quando os ensaios foram realizados em fotobiorreatores inclinados,
estes apresentaram produtividade máxima de 0,96 g.L-1
.d-1
. Quando realizados em
GWP verticais, dispostos paralelamente, a produtividade máxima obtida foi 0,45 g.L-
1
.d-1
. As máximas concentrações proteicas (49,87 a 51,01%) e lipídicas (22,03 a
23,36%) foram obtidas quando a microalga foi cultivada nos fotobiorreatores verticais e
dispostos paralelamente sem interferência de sombreamento nas laterais. Para a
microalga N. oculata foram realizados 2 planejamentos fatoriais 2
3
, em que foram
variadas a temperatura, concentração de nitrato no meio de cultivo e fonte de carbono.
Os máximos valores para o crescimento celular e produtividade foram obtidos no
cultivo mixotrófico (0,64 g.L-1
e 141,95 mg.L-1
.d-1
, respectivamente), quando a
microalga N. oculata foi cultivada em meio F/2 utilizando 1 g.L-1
de glicose como fonte
orgânica de carbono, 75 mg.L-1
de NO3 e 20 ºC. Para o cultivo autotrófico as máximas
concentração celular e produtividade (0,62 g.L-1
e 69,78 mg.L-1
.d-1
, respectivamente)
foram obtidas quando a microalga foi cultivada com 1 g.L-1
de NaHCO3, 10 mg.L-1
de
NO3 e 20 ºC. Os principais ácidos graxos encontrados em ambos os cultivos foram o
ácido mirístico (C14:0), ácido palmítico (C16:0), ácido palmitoleico (C16:1), ácido
oleico (C18:1) e ácido eicosapentaenoico (EPA, C20:5-3), destacando-se o ácido
palmítico (C16:0) que apresentou concentrações de 21,4 a 47% do total dos ácidos
graxos analisados. As microalgas Os cultivos das microalgas C. vulgaris e C. kessleri
foram avaliados utilizando metodologia de Planejamento Experimental Plackett
Burman. A microalga C. vulgaris apresentou concentração celular máxima (0,97 g.L-1
)
no cultivo autotrófico, com fotoperíodo 24 h claro e 6% de CO2. A máxima
produtividade (180,68 mg.L-1
.d-1
) foi obtida no cultivo mixotrófico para C. vulgaris
cultivada com 1 g.L-1
de NaHCO3 e 5 g.L-1
de resíduo industrial de oleaginosas (RIO).
O ácido palmítico (C16:0) foi o ácido graxo obtido em maiores concentrações tanto
para os cultivos autotróficos (21,22 a 53,78%) como para os mixotróficos (25,43 a
45,98%). A concentração de ácidos graxos poliinsaturados (PUFA) variou de 12,19 a
41,17% nos cultivos autotróficos e de 10,98 a 34,26% nos cultivos mixotróficos, mas
não foi afetada significativamente (p<0,05) pela microalga utilizada, podendo tanto a
C. vulgaris como a C. kessleri serem utilizadas como fonte de ácidos graxos saturados
e insaturados.
Due to its biochemical composition, microalgae are a potential group to be added
directly, or indirectly by the addition of microalgae produced biocompounds, in food and
feed. In addition, while producing the biomass, the culture may be utilized in carbon
dioxide biofixation, as well as the final biomass can be directed to second generation
biofuels production. The aim of this work was to produce biomass and fatty acids by
different microalgae and growing conditions. To develop this work, it was divided into
three stages: (i) light mitigation influence in Tetraselmis suecica F&M-M33 production
and composition; (ii) growth profile and fatty acids production evaluation by the
microalgae Nannochloropsis oculata in autotrophic an mixotrophic cultures; and (iii)
growth profile and fatty acids production evaluation by the microalgae Chlorella vulgaris
and Chlorella kessleri in autotrophic an mixotrophic cultures. In the T. suecica F&MM33
culture, the productivity was influenced by solar radition and the cultures cellular
concentrations. When the cultures were realized in inclined photobioreactor the
productivity achieved maximum values of 0.96 g.L-1
.d-1
. When the cultures were
realized in vertical GWP arranged in parallel, maximum achieved productivity was 0.45
g.L-1
.d-1
. Maximum protein (49.87 a 51.01%) and lipid (22.03 a 23.36%) concentrations
were obtained in cultures with vertical photobioreactors arranged in parallel, avoiding
shadow interference among themselves. To the microalgae N. oculata were carried out
two 2³ factorial design, where the studied variables were temperature, nitrate
concentration in the medium and carbon source. The highest growth rate and biomass
productivity were achieved in the mixotrophic culture (0.64 g.L-1
and 141.95 mg.L-1
.d-1
,
respectively), when the microalgae N. oculata was cultivated in F/2 media utilizing 1
g.L-1
of glucose as carbon source, 75 mg.L-1
of NO3 and 20 °C. In the autotrophic
culture, maximum cellular concentration and productivity culture (0.62 g.L-1
and 69.78
mg.L-1
.d-1
, respectively) were obtained when the microalgae was cultivated 1 g.L-1
of
NaHCO3, 10 mg.L-1
of NO3 and 20 °C. The main fatty acids present in the cultures were
the myristic acid (C14:0), palmitic acid (C16:0), palmitoleic acid (C16:1), oleic acid
(C18:1) and eicosapentaenoic acid (EPA, C20:5-3), with emphasis on C16:0, which
appeared in the highest concentrations, representing 21.4 and 47% of the analyzed
fatty acids. The culture of C. vulgaris and C. kessleri were evaluated trough a Plackett
Burman Experimental Design. The microalgae C. vulgaris presented maximum cellular
concentration (0.97 g.L-1
) in the autotrophic culture with 24 h photoperiod bright/dark
and 6% of CO2. Maximum productivity (180.68 mg.L-1
.d-1
) was obtained by C. vulgaris
mixotrophic culture with 1 g.L-1
of NaHCO3 and 5 g.L-1
of industrial waste oilseeds
(RIO). The palmitic acid (C16:0) was the fatty acid with the highest concentration in the
autrophic culture (21.22 a 53.78%) as well as in the mixotrophic (25.43 a 45.98%). The
polyunsaturated fatty acid concentration varied between 12.19 and 41.17% in the
autotrophic cultures and between 10.98 and 34.26% in the mixotrophic cultures.
However, its production was not statistically affected (p<0,05) by the utilized
microalgae. Therefore, both microalgae, C. vulgaris and C. kessleri¸ may be utilized as
a saturated and unsaturated fatty acid source.
