Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Bioquímica e Biotecnologia
TÍTULO: AVALIAÇÃO DAS VARIÁVEIS DE CULTIVO DA MICROALGA CHLORELLA VULGARIS VISANDO MAXIMIZAR A PRODUTIVIDADE LIPÍDICA
AUTORES: Antonio, P.R. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO) ; Aranda, D. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO) ; Teixeira, C. (INSTITUTO NACIONAL DE TECNOLOGIA)
RESUMO: Chlorella vulgaris, microalga verde e dulcícola,destaca-se por apresentar bom potencial para a produção de biodiesel. As vantagens do uso das microalgas estão relacionadas a sua eficiência fotossintética. Este trabalho tem como objetivo avaliar diferentes condições de cultivo utilizando três variáveis:concentração de nitrato de sódio,intensidade de luz e concentração celular visando ao aumento da produtividade em lipídios totais de Chlorella vulgaris. Foi observado que a condição 4(concentração de nitrato: 85mg.L-1; intensidade de luz:120µE.m-2.s-1 e concentração celular: 0,1)alcançou o melhor resultado em produtividade em lipídios totais com 6,322mg.L-1d-1.Foi concluído que a menor concentração de nitrato de sódio testada contribuiu para o aumento da produtividade em lipídios totais.
PALAVRAS CHAVES: Chlorella vulgaris; Concentração de nitrato; lipídios
INTRODUÇÃO: A Chlorella vulgaris, microalga verde e dulcícola, tem como característica crescimento rápido e alta tolerância às condições de cultivo. Esta espécie destaca-se por apresentar bom potencial para produção de biodiesel. As vantagens do uso das microalgas estão relacionadas à sua eficiência fotossintética para produção de biomassa, ao converter energia solar em energia química, necessitando apenas de luz, água, dióxido de carbono (CO2) e nutrientes. As microalgas podem usar diferentes metabolismos energéticos para manutenção de suas estruturas, como fotossíntese, respiração e fixação/assimilação de nitrogênio, devido a estas características algumas espécies tem ampla aplicação tecnológica ( BOROWITZKA, 1999).
As microalgas possuem um teor lipídico que pode variar entre 1% e 70%, mas sob certas condições algumas espécies podem atingir 90% do peso seco (MATA et al. 2010). Existem na literatura muitos estudos referentes à alteração das condições de cultivo das microalgas a fim de maximizar a produtividade em lipídios. As microalgas que são cultivadas com baixa concentração de nitrogênio têm a tendência em aumentar o seu teor lipídico (BEHRENS et al. 1996). Chlorella vulgaris pode aumentar seu conteúdo lipídico de 20 até 40% sob a privação de nitrogênio (ILLMAN et al. 2000).
MORAIS & COSTA (2008) analisando o comportamento de Spirulina sp relacionaram ao cultivo da cultura as maiores concentrações de lipídios com o baixo teor de nitrogênio.
Este trabalho tem como objetivo avaliar diferentes condições de cultivo utilizando três variáveis: concentração inicial de nitrato, concentração celular inicial e intensidade de luz visando ao aumento da produtividade em lipídios totais de Chlorella vulgaris.
MATERIAL E MÉTODOS: Para avaliar a influência na produtividade em lipídios das variáveis - intensidade de luz, concentração celular inicial e concentração inicial de nitrato foi realizado um planejamento experimental para a microalga Chlorella vulgaris. Os cultivos foram realizados em erlenmeyers de 500 mL, contendo 300 mL de suspensão celular. Os erlenmeyers ficavam em mesa agitadora em sala com temperatura de 25 ºC ± 1. A Chlorella vulgaris foi cultivada em meio WC (Wright's Chu).
As variáveis de cultivo estudadas estavam nas seguintes condições: concentração de nitrato de sódio (mg.L-1) - 85; 807,5 e 1.530; intensidade de luz (µE.m-2.s-1) - 60, 90 e 120; e concentração celular inicial - 0,1; 0,2 e 0,3. As variáveis foram avaliadas por meio de uma análise fatorial, resultando em um total de onze ensaios. Durante 28 dias, foram retiradas diariamente alíquotas da suspensão celular para acompanhamento da multiplicação celular e da concentração de nitrato no meio.
A avaliação do crescimento celular foi realizada através de medidas de densidade óptica (DO) em 730 nm, feitas em espectrofotômetro, de alíquotas das culturas. Após a leitura da DO, as amostras foram filtradas em membrana de celulose de 0,45 µm e o filtrado foi utilizado para quantificação de nitrato. Os lipídios totais da biomassa seca foram extraídos e quantificados segundo o protocolo de FOLCH et al. (1957), a partir destes resultados foram calculados o percentual de lipídios totais e a produtividade em lipídios, sendo que para o cálculo da produtividade em lipídios foi utilizada também a produtividade em biomassa.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Foi observado através dos resultados (Figura 1) que a condição 4 do planejamento experimental apresentou a maior produtividade em lipídios totais com 6,322mg.L-1 d-1 e taxa de crescimento celular de Chlorella vulgaris na fase exponencial (µ) 0,161 d-1.
As condições 3 e 4 alcançaram o melhor resultado em produtividade de lipídios totais, resultando em um percentual de 20,47% e 20,66%, respectivamente conforme a tabela 1. Nestas condições foi empregada a menor concentração de nitrato e a maior intensidade de luz testada.
Esse resultado pode ser correlacionado com relatos da literatura referente à privação de nitrogênio no meio de cultivo das microalgas e o aumento da produtividade lipídica. Em 2009, CONVERTI e colaboradores avaliaram a influência de diferentes concentrações de nitrato de sódio no teor lipídico de Chlorella vulgaris cultivada a 70μmol.m-2s-1. A microalga foi cultivada em 0,375 g.L-1, 0,75g.L-1 e 1,5g.L-1 de NaNO3. Foi observado um aumento na produtividade em lipídios de 8,16mg.L-1.d-1 para 20,30mg.L-1.d-1 ao reduzir a concentração de 1,5g.L-1 para 0,375g.L-1 de NaNO3.
As condições 7 e 8 apresentaram as menores produtividades em lipídios totais com 3,896 mg.L-1d-1 e 3,973 mg.L-1d-1, respectivamente. Nestas condições foi empregada a maior concentração de nitrato com 1.530mg.L-1 e a maior intensidade de luz 120µE.m-2.s-1.
TABELA 1
Tabela dos resultados de produtividade em lipídios totais, percentual em lipídios totais e condições de cultivo de cada ensaio experimental
FIGURA 1
Produtividade em lipídios totais correspondentes aos ensaios (C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, PC A, PC B e PC C) do planejamento experimental. As barras na vertical representam o erro padrão.
CONCLUSÕES: Comparando os resultados obtidos nas condições 3 e 4, assim como os obtidos nas condições 7e 8 onde foram empregadas as mesmas intensidades de luz e onde se tinha diferença somente nas concentrações de nitrato, é possível concluir que a menor concentração de nitrato testada no meio de cultivo contribuiu para o aumento da produtividade em lipídios totais de Chlorella vulgaris.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BEHRENS et al, 1996 BEHRENS, P. W. & KYLE, D. J. Microalgae as a source of fatty acids. Journal of Food Lipids, 3, 259, 1996.
BOROWITZKA, M. A. Commercial production of microalgae: ponds, tanks, tubesand fermenters. Journal of Biotechnol., 70, 313, 1999.
CONVERTI, et. al. 2009. Effect of temperature and nitrogen concentration on the growth and lipid content of Nannochloropsis oculata and C. vulgaris for biodiesel production.Chemical Engineering and processing 48 (2009) 1146-1151.
FOLCH, J.; M. & SLOANE STANLEY, G. H.; “A simple method fort the isolation an purification of total lipids from animal tissues”. J. Biol Chem, 226(1):497-509, 1957.
ILLMAN, A. M.; SCRAGG, A. H.; SHALES, S.W. Increase in Chlorella strains calorific values when grow in low nitrogen medium. Enzyme microbial techonology, Frenchay, Bristol, n. 27, p. 631-635, jul. 2000.
MATA, T. M.; MARTINS, A. A.; CAETANO, N. S.; “Microalgae for biodiesel production and other applications: A review”. Renew. and Sust. Energy Reviews, v. 14, pp. 217–232, 2010.
MORAIS, M.; COSTA, J. A. V. Perfil de ácidos graxos de microalgas cultivadas com dióxido de carbono. Ciências agrotécnicas, Lavras, V.32, n.34, p. 1245-1251, ago 2008.
ÖRDÖG, V.; STIRK, W. A.; BÁLINT, P.; STADEN, J. V.; & LOVÁSZ, C. Changes in lipid, protein and pigment concentrations in nitrogen-stressed Chlorella minutissima cultures. Journal of Applied Phycology, 2011.
WANG, B.; LI, Y.; WU, N.; LAN, C. Q. 2008. CO2 bio-mitigation using microalgae. Applied microbiology and technology, v. 79, p. 709-718, 2008.