O presente estudo busca analisar alguns fatores que influenciam no processo de crescimento da biomassa da microalga Scenedesmus sp. em meio suplementado com manipueira em diferentes concentrações diluídas em meio sintético ASM-1, avaliando assim a densidade celular e o conteúdo lipídico. A Scenedesmus sp. foi cultivada assepticamente durante 12 dias em diferentes concentrações de manipueira. Os meios de cultivos suplementados com manipueira (5% e 10%) apresentaram melhor eficiência na produção de biomassa seca de microalgas em comparação ao meio de cultivo sintético sem o efluente

Cerqueira, Keilla Santos

Coelho, Diego de Freitas

de Souza, Roberto Rodrigues

Rodrigues, Jacqueline Rego da Silva

Santos, Gislaine Brito

Portuguese

Brazilian Journals

Brazilian Journal of Development ISSN: 2525-8761 29248   Brazilian Journal of Development, Curitiba, v.8, n.4, p.29248-29253, apr., 2022.  Cultivo da microalga Scenedesmus sp. em manipueira para produção de lipídios  Cultivation of the microalgae Scenedesmus sp. en manipu-meal for lipid production  DOI: 10.34117/bjdv8n4-423  Recebimento dos originais: 21/02/2022 Aceitação para publicação: 31/03/2022  Keilla Santos Cerqueira Doutoranda em Engenharia Química Instituição: Universidade Federal da Bahia Endereço: R. Prof. Aristídes Novis, 2 - Federação, Salvador - BA, CEP: 40210-630, Brasil E-mail: keilla.santos@ufba.br  Gislaine Brito Santos  Mestre em Engenharia Química Instituição: Universidade Federal de Sergipe Endereço: Avenida Marechal Rondon Jardim s/n - Rosa Elze, São Cristóvão - SE,  CEP: 49100-000, Brasil E-mail: gislaine_brito@outlook.com  Diego de Freitas Coelho Doutor em Engenharia Química Instituição: Universidade Estadual de Campinas  Endereço: Cidade Universitária Zeferino Vaz - Barão Geraldo, Campinas - SP,  CEP: 13083-970, Brasil E-mail: diegofcoelho@gmail.com  Jacqueline Rego da Silva Rodrigues Doutora em Engenharia Química Instituição: Universidade Federal de Sergipe Endereço: Avenida Marechal Rondon Jardim s/n - Rosa Elze, São Cristóvão - SE,  CEP: 49100-000, Brasil E-mail: jregrodrigues@gmail.com   Roberto Rodrigues de Souza Doutor em Engenharia Química Instituição: Universidade Federal de Sergipe Endereço: Avenida Marechal Rondon Jardim s/n - Rosa Elze, São Cristóvão - SE,  CEP: 49100-000, Brasil E-mail: rrsouza@ufs.br  RESUMO  O presente estudo busca analisar alguns fatores que influenciam no processo de crescimento da biomassa da microalga Scenedesmus sp. em meio suplementado com manipueira em diferentes concentrações diluídas em meio sintético ASM-1, avaliando assim a densidade celular e o conteúdo lipídico. A Scenedesmus sp. foi cultivada assepticamente durante 12 dias em diferentes concentrações de manipueira. Os meios de cultivos suplementados com manipueira (5% e 10%) Brazilian Journal of Development ISSN: 2525-8761 29249   Brazilian Journal of Development, Curitiba, v.8, n.4, p.29248-29253, apr., 2022.  apresentaram melhor eficiência na produção de biomassa seca de microalgas em comparação ao meio de cultivo sintético sem o efluente.  Palavras-chave: microalgas, cultivo de microalgas, Scenedesmus sp.  ABSTRACT The present study seeks to analyze some factors that influence the growth process of the biomass of the microalgae Scenedesmus sp. in medium supplemented with manipueira at different concentrations diluted in synthetic medium ASM-1, thus evaluating the cell density and lipid content. Scenedesmus sp. was cultured aseptically for 12 days in different concentrations of manure. The culture media supplemented with manipueira (5% and 10%) showed better efficiency in the production of microalgae dry biomass compared to the synthetic culture media without the effluent.  Keywords: microalgae, microalgae culture, Scenedesmus sp.   1 INTRODUÇÃO As microalgas são caracterizadas como microrganismos fotossintéticos cuja estrutura unicelular permite que convertam facilmente a energia solar em energia química, capturando CO2 atmosférico e utilizando-o como fonte de carbono em seu metabolismo. Para Zainan et al. (2019) essa conversão bioquímica está sendo aproveitada comercialmente para a obtenção de biomassa de microalgas e, consequentemente, de produtos de aplicação comercial.  Segundo Chew et al. (2018), a Scenedesmus sp. possui um rápido crescimento e uma alta capacidade de adaptação quando às condições de cultivo. Essa facilidade de cultivo e manuseio impulsiona a aplicação industrial desse tipo de microalga tanto no setor de alimentos quanto no setor de combustíveis. O teor de lipídeos da microalga Scenedesmus sp. varia de 11 a 20%, quando cultivada sob condições padrão, e pode chegar a 70% quando o meio de cultivo é otimizado (Fernandes et al., 2017). De acordo com Andrade et al. (2014), a Scenedesmus sp. possui um teor de lipídios entre 19,6% e 21,1% em peso de biomassa seca. Pereira et al. (2012) afirmam que as taxas de ácidos graxos podem chegar até 65% e segundo Ramirez (2013), a espécie Scenedesmus sp. possui até 56% de proteínas e 52% de carboidratos. Baseado na prospecção do cultivo industrial de microalgas, faz-se necessária a investigação científica das melhores condições de cultivo para as mais diversas algas, a fim de dar um melhor aproveitamento aos subprodutos da biomassa microalgal. Assim, este trabalho teve como objetivo geral testar a adaptabilidade da microalga Scenedesmus sp. em diferentes concentrações de manipueira diluídas em meio sintético ASM-1 de modo que para atingir o objetivo descrito é necessário analisar a porcentagem de lipídios produzido.     Brazilian Journal of Development ISSN: 2525-8761 29250   Brazilian Journal of Development, Curitiba, v.8, n.4, p.29248-29253, apr., 2022.  2 MATERIAL E MÉTODOS  A espécie de microalga utilizada neste estudo foi uma Scenedesmus sp. obtida de uma amostra fornecida pelo banco de cepas do Laboratório de biotecnologia (LABAM) da Universidade Federal de Sergipe (UFS), os meios foram preparados com reagentes analíticos de 98% de pureza e água destilada, armazenadas em frascos âmbar e mantidos em temperatura ambiente. O meio ASM-1 foi preparado conforme metodologia descrita por Gorham et al. (1964). Já a manipueira utilizada nessa pesquisa para suplementar o meio de cultivo sintético foi coletado nas casas de farinha da região de Riachão do Dantas, município brasileiro do estado de Sergipe (latitude 11º04’08” sul e a uma longitude 37º43’30” oeste). O efluente coletado foi armazenado em frascos de plásticos menores, todos esterilizados, mantidos em refrigerador (-10ºC) para conservar suas características físico-químicas. Os meios preparados com efluente foram autoclavados a 120ºC e 1 atm de pressão, filtrados e diluídos em várias concentrações de efluente (0%, 5%, 10%, 15%, 20%, 40%, 60%, 80% e 100%). O processo de autoclavagem é necessário para esterilização dos meios, diminuição da carga orgânica, eliminação do cianeto e redução da turbidez do efluente, além de permitir verificar em qual concentração a microalga teria um desenvolvimento semelhante ou superior ao do meio ASM-1. Os cultivos de microalgas foram realizados em escala laboratorial em Erlenmeyer com capacidade de 500 mL com um volume inicial de 400 mL de meio ASM-1 previamente autoclavados, sob fluxo luminoso constante de 30 µE.m-2.s-1 e aeração forçada constante de 2 L.min-1, temperatura de 26 ± 4ºC.  A concentração de biomassa em (g.L-1) dos cultivos foi determinada diariamente utilizado um espectrofotômetro para a leitura da densidade ótica no comprimento de onda de 750 nm. Foram realizadas leituras de absorbância para diferentes concentrações celulares, a partir destes dados foi construída uma curva de calibração, e através da equação de linearização (y = 5,7092 x), calculou-se a concentração de alga dos experimentos. Os cultivos foram mantidos até atingir o estado estacionário de crescimento e, posteriormente, centrifugados a 3000 rpm por 10 min para coleta da biomassa. A biomassa foi seca em estufa por 24h, macerada e armazenada para posterior extração.  Para extrair os lipídios contidos na biomassa da microalga Scenedesmus sp., o método empregado foi proposto por Bligh; Dyer (1959) modificado com uso de ultrassom. O sistema de solventes escolhidos, assim como as proporções têm como fundamento os estudos de  Ramluckan et al. (2014). Pesou-se 1 g da biomassa seca em um Erlenmeyer de 125 mL. A massa foi hidratada com 64% de umidade e os solventes na proporção 1:1 totalizando 33mL de solventes, o tempo de ultrassom foi de 30 minutos.     Brazilian Journal of Development ISSN: 2525-8761 29251   Brazilian Journal of Development, Curitiba, v.8, n.4, p.29248-29253, apr., 2022.  3 RESULTADOS E DISCUSSÃO  O estudo das diferentes diluições do resíduo foi realizado em duas etapas. Na primeira etapa foram realizados experimentos com concentrações de efluente (0%, 5%, 10%, 15%, 20%, 40%, 60%, 80% e 100%), a fim de verificar como o cultivo se comportaria quando comparado ao meio sintético ASM-1 sem a manipueira. Na realização da segunda etapa, os experimentos foram repetidos nas duas concentrações de efluentes em que houve efetivo crescimento de biomassa (5% e 10%) a fim de compara com o meio ASM-1 puro. Nas diferentes concentrações de meio ASM-1 suplementado com manipueira, a microalga não apresentou crescimento ao longo do tempo de cultivo. Nos experimentos com maior concentração de manipueira a microalga teve o crescimento inibido devido ao crescimento de microrganismo, seu efetivo crescimento ocorreu nas diluições de 5% e 10%. A Figura 1 apresenta o crescimento de biomassa para os cultivos em meio sintético ASM-1, e efluente em 10% e 5%, durante 12 dias de cultivo.  Figura 1- Crescimento da microalga em concentração de biomassa seca com meio ASM-1 puro e manipueira com diluição 5% e 10% no meio ASM-1.   Ao final do cultivo foi analisada a produção de lipídios pelas microalgas. Para tanto, uma amostra de cada experimento foi coletada e a concentração de lipídio determinada por extração Bligh e Dyer (1959). Os resultados expressos na Tabela 1 representam a porcentagem de lipídios dos experimentos independentes.  Tabela 1- Porcentagem de lipídios totais na biomassa microalga cultivada em meio ASM-1 e em manipueira.  Manipueira 5% Manipueira 10% ASM 1 % Lipídios 29,5 35,5 20,6    Brazilian Journal of Development ISSN: 2525-8761 29252   Brazilian Journal of Development, Curitiba, v.8, n.4, p.29248-29253, apr., 2022.  A partir da análise da Figura 2 observa-se que a maior percentagem de lipídios na biomassa microalgal cultivada com manipueira foi encontrada nos cultivos com 10% do efluente (35,5% de lipídios). Todos os experimentos obtiveram porcentagem superior de lipídios ao cultivado em meio ASM-1, tal fato pode ser explicado pelo aumento de nutrientes presentes da adição de manipueira. Quando se utiliza resíduos agroindustriais em processos biotecnológicos, considera-se mais vantajoso o uso de altas concentrações, devido o processo de biodegradação do resíduo que irá ocorrer durante o sistema que reduz o impacto ambiental do material ao ser lançado no ambiente. Contudo nem sempre o resíduo puro é um ambiente adequado para crescimento de microrganismos, fato que foi contatado com a microalga Scenedesmus sp., a manipueira é um efluente liquido de cor amarelada e com uma elevada turbidez, que acaba produzindo o espalhamento de luz fruto da presença de partículas coloidais ou em suspensão, luz que é um fator limitante ao crescimento de microalgas.  3 CONCLUSÃO Este trabalho avaliou a densidade celular e conteúdo lipídico da microalga Scenedesmus sp. cultivada em meio sintético ASM-1, e em meio de cultivo alternativo proveniente do complemento com manipueira, a fim de definir a concentração de efluente propicia para o crescimento da microalga em termos de biomassa e lipídios totais. A maior produtividade de lipídios na biomassa de microalgas cultivada em meio suplementado com manipueira a 10% foi de 35,5%. Os meios de cultivos formulados a partir da manipueira (5% e 10%) apresentaram melhor eficiência na produção de biomassa seca de microalgas em comparação ao meio de cultivo sintético.   Brazilian Journal of Development ISSN: 2525-8761 29253   Brazilian Journal of Development, Curitiba, v.8, n.4, p.29248-29253, apr., 2022.  REFERÊNCIAS  ANDRADE, D.  et al. Principais produtos da biomassa algal e suas aplicações biotecnológicas. Microalgas de águas continentais: potencialidades e desafios do cultivo. Londrina: IAPAR, p. 265-343,  2014.    BLIGH, E. G.; DYER, W. J. A rapid method of total lipid extraction and purification. Canadian journal of biochemistry and physiology, v. 37, n. 8, p. 911-917,  1959. ISSN 0576-5544.   CHEW, K. W.  et al. Effects of water culture medium, cultivation systems and growth modes for microalgae cultivation: A review. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, v. 91, p. 332-344, 2018/10/01/ 2018. ISSN 1876-1070.   FERNANDES, M. S. M.  et al. Avaliação do crescimento da microalga scenedesmus sp. em diferentes concentrações de NaCl. Engevista, v. 19, n. 1, p. 185-193,  2017. ISSN 2317-6717.   GORHAM, P.  et al. Isolation and culture of toxic strains of Anabaena flos-aquae (Lyngb.) de Bréb: With Plate 7, 1 figure and 3 tables in the text. Internationale Vereinigung für theoretische und angewandte Limnologie: Verhandlungen, v. 15, n. 2, p. 796-804,  1964. ISSN 0368-0770.   PEREIRA, C. M.  et al. Biodiesel derived from microalgae: advances and perspectives. Química Nova, v. 35, n. 10, p. 2013-2018,  2012. ISSN 0100-4042.   RAMIREZ, N. N. V. Estudo do crescimento da microalga Scenedesmus Sp. em vinhaça. Dissertação de Mestrado - Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Porto Alegre/RS,  2013.    RAMLUCKAN, K.; MOODLEY, K. G.; BUX, F. An evaluation of the efficacy of using selected solvents for the extraction of lipids from algal biomass by the soxhlet extraction method. Fuel, v. 116, p. 103-108, 2014/01/15/ 2014. ISSN 0016-2361.   ZAINAN, N. H.  et al. Biochemical analysis and potential applications of aqueous and solid products generated from subcritical water extraction of microalgae Chlorella pyrenoidosa biomass. Journal of Applied Phycology, p. 1-16,  2019. ISSN 0921-8971.    

Cultivo da microalga Scenedesmus sp. em manipueira para produção de lipídios / Cultivation of the microalgae Scenedesmus sp. en manipu-meal for lipid production

https://ojs.brazilianjournals.com.br/ojs/index.php/BRJD/article/download/46867/pdf

Cultivo da microalga Scenedesmus sp. em manipueira para produção de lipídios / Cultivation of the microalgae Scenedesmus sp. en manipu-meal for lipid production

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Brazilian Journals