Otimização do meio de cultivo para produção massiva da microalga marinha Conticribra weissflogii

Abstract

As microalgas são consideradas uma fonte potencialmente rica de diversos componentes de interesse comercial. No entanto, a viabilidade de sua produção depende de vários fatores, dentre eles, os custos dos meios de cultivo. Por esse motivo, existe uma grande necessidade de se desenvolver meios com menor custo, mas eficientes. São poucos os estudos que testaram a substituição de meios de cultura laboratoriais, com compostos com alto grau de pureza, por elementos menos puros e mais econômicos, como fertilizantes. O objetivo deste estudo foi desenvolver um meio de cultivo de baixo custo para a produção massiva da microalga Conticribra (Thalassiosira) weissflogii e avaliar a quantidade e composição bioquímica da biomassa produzida. Para isso, primeiramente foi avaliada qual fonte de nitrogênio (amônia ou ureia) é a mais apropriada para o crescimento da espécie. Posteriormente, através da metodologia de planejamento experimental, foram avaliados quais elementos do meio de cultivo são essenciais para crescimento da espécie e, em seguida, as suas concentrações foram otimizadas. Uma segunda otimização foi realizada ajustando as concentrações dos elementos para uma melhor relação custo/benefício do novo meio formulado. Além disso, foi feita a validação experimental do modelo empírico obtido. Por fim foram feitas análises de proteínas, lipídios e perfil de ácidos graxos da biomassa nos meios F/2 (laboratorial), Yamashita e Magalhães (1984) com Ureia (YU), Otimizado para Crescimento (YC) e Otimizado para Custo/Benefício (YCB). Vimos que a microalga teve melhor crescimento com ureia como fonte de nitrogênio. O meio de cultivo foi otimizado, tanto para o crescimento quanto para o melhor custo/benefício, e a validação experimental demonstrou que o modelo empírico foi preditivo. A análise de custo mostrou que o meio YCB representou uma redução de 79,4% no custo do meio, em comparação com o meio F/2. A biomassa 2 produzida no meio YCB teve maior percentual de proteínas e lipídios, mas não apresentou diferenças no perfil de ácidos graxos em comparação aos outros meios.

Microalgae are a potentially rich source of several components of commercial interest. However, the viability of their production depends on several factors, among them, the costs of the means of cultivation. For this reason, there is a great need to develop less costly, but efficient means. Few studies have tested the replacement of laboratory culture media, with compounds with a high degree of purity, by less pure and more economical elements such as fertilizers. The objective of this study was to develop a low-cost cultivation medium for the mass production of the microalgae Conticribra (Thalassiosira) weissflogii and to evaluate the quantity and composition of the biomass produced. For that, it was first evaluated which nitrogen source (ammonia or urea) is the most appropriate for the growth of the species. Subsequently, through the design of experiments methodology, which elements of the culture medium are essential for the growth of the species were evaluated and then their concentrations were optimized. A second optimization was carried out by adjusting the concentrations of the elements for a better cost/benefit ratio of the new formulated medium. In addition, an experimental validation of the empirical model was performed. Finally, analyzes of proteins, lipids and fatty acid profiles of the biomass were performed in the F/2 (laboratory), Yamashita and Magalhães (1984) media with Urea (YU), Optimized for Growth (YC) and Optimized for Cost/Benefit (YCB). We saw that the microalgae had better growth with urea as a nitrogen source. The culture medium was optimized, both for growth and for the best cost/benefit, and the experimental validation demonstrated that the empirical model was predictive. The cost analysis showed that the YCB medium represented a 79.4% reduction in the cost of the medium, compared to the F/2 medium. The biomass produced in the YCB medium had a higher percentage of proteins and lipids but did not show differences in the fatty acid profile compared to other media.