Efeito da luminosidade e inoculação do CO2 no cultivo e na composição química das microalgas Chlorella vulgaris e Limnospira maxima

Microalgae are photosynthetic beings with relevant applicability and biotechnological use in various areas of the food, pharmaceutical, cosmetics, biofuels, biofertilizer sectors, among others. The species Chorella vulgaris and Limnospira maxima have attracted interest due to their resistance and ab...

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Detalhes bibliográficos
Autor principal: Nascimento, Rosy Dayanne Fernandes
Outros Autores: Teixeira, Dárlio Inácio Alves
Formato: Dissertação
Idioma:pt_BR
Publicado em: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Assuntos:
Cultivo
Microalga
Biocompostos
CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS
Endereço do item:https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/58052
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Efeito da luminosidade e inoculação do CO2 no cultivo e na composição química das microalgas Chlorella vulgaris e Limnospira maxima
description Microalgae are photosynthetic beings with relevant applicability and biotechnological use in various areas of the food, pharmaceutical, cosmetics, biofuels, biofertilizer sectors, among others. The species Chorella vulgaris and Limnospira maxima have attracted interest due to their resistance and ability to adapt to different climatic conditions, CO2 capture and pH changes, being robust species, and with a high quantity of primary functional biocompounds (proteins, lipids and carbohydrates) that can be synthesized through environmental stress. The challenge faced in increasing the viability of biomass production is in optimizing the process of transforming light energy, photosynthesis, and capturing the CO2 that reaches microalgae cultivations. An essential strategy to promote photosynthetic improvement and efficiency, by manipulating light intensity and capturing CO2 using biological fixation exerted by microalgae. Therefore, the objective of the present work was to analyze the effect of light (luminous) and the potential of CO2 on the growth and productivity of microalgal cultivation and the yield of primary functional biocompounds. The species were grown in 4L drums under a 12h:12h photoperiod with two types of lights (LED and Fluorescent) and pH, salinity and temperature control. Optical density, absorbance, dry weight and cell count were evaluated during the experimental period. To quantify proteins, lipids and total carbohydrates, specific methodologies were used in accordance with the literature. The same steps were applied and verified for microalgal cultivation as a supplementary carbon source using a CO2 cylinder using two operating modes: (i) CO2 injection during the light phase of the photoperiod (12h) for 30min; (ii) CO2 injection (12hs) 60min and aerated control with atmospheric air (24h) without CO2 enrichment. The results of light cultivation showed cell growth exposed to white LED light for both species. The protein content was significantly higher in LED light for the species Limnospira maxima (45.13± 2.232). There was no significant difference between carbohydrate content in both species. The lipid contents of Limnospira maxima were significantly higher in white LED light (17.77 ± 1.254) and for the species Chlorella vulgaris it showed a higher yield in fluorescent light 4.10 ± 1.391. In cultivation with CO2 supplementation, the growth curves of crops that received CO2 supplementation for 60 minutes showed a higher growth rate. The composition of microalgal biomass for proteins were not significant. For carbohydrates, the highest index was for the treatment with the addition of CO2 for 60 minutes (30,20±8,45). In the lipid fraction, treatment with addition of CO2 for 60min showed better yield (10.67±2.43). Therefore, white LED light is the most suitable for the production of biomass, proteins and lipids in the species Limnospira maxima and for Chlorella vulgaris it is observed that fluorescent light showed better and greater adaptation and microalgal yield. CO2 supplementation to the culture medium provided greater cell density and productivity in Chlorella vulgaris cultures, and influenced the yield of functional biocompounds.
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The species Chorella vulgaris and Limnospira maxima have attracted interest due to their resistance and ability to adapt to different climatic conditions, CO2 capture and pH changes, being robust species, and with a high quantity of primary functional biocompounds (proteins, lipids and carbohydrates) that can be synthesized through environmental stress. The challenge faced in increasing the viability of biomass production is in optimizing the process of transforming light energy, photosynthesis, and capturing the CO2 that reaches microalgae cultivations. An essential strategy to promote photosynthetic improvement and efficiency, by manipulating light intensity and capturing CO2 using biological fixation exerted by microalgae. Therefore, the objective of the present work was to analyze the effect of light (luminous) and the potential of CO2 on the growth and productivity of microalgal cultivation and the yield of primary functional biocompounds. The species were grown in 4L drums under a 12h:12h photoperiod with two types of lights (LED and Fluorescent) and pH, salinity and temperature control. Optical density, absorbance, dry weight and cell count were evaluated during the experimental period. To quantify proteins, lipids and total carbohydrates, specific methodologies were used in accordance with the literature. The same steps were applied and verified for microalgal cultivation as a supplementary carbon source using a CO2 cylinder using two operating modes: (i) CO2 injection during the light phase of the photoperiod (12h) for 30min; (ii) CO2 injection (12hs) 60min and aerated control with atmospheric air (24h) without CO2 enrichment. The results of light cultivation showed cell growth exposed to white LED light for both species. The protein content was significantly higher in LED light for the species Limnospira maxima (45.13± 2.232). There was no significant difference between carbohydrate content in both species. The lipid contents of Limnospira maxima were significantly higher in white LED light (17.77 ± 1.254) and for the species Chlorella vulgaris it showed a higher yield in fluorescent light 4.10 ± 1.391. In cultivation with CO2 supplementation, the growth curves of crops that received CO2 supplementation for 60 minutes showed a higher growth rate. The composition of microalgal biomass for proteins were not significant. For carbohydrates, the highest index was for the treatment with the addition of CO2 for 60 minutes (30,20±8,45). In the lipid fraction, treatment with addition of CO2 for 60min showed better yield (10.67±2.43). Therefore, white LED light is the most suitable for the production of biomass, proteins and lipids in the species Limnospira maxima and for Chlorella vulgaris it is observed that fluorescent light showed better and greater adaptation and microalgal yield. CO2 supplementation to the culture medium provided greater cell density and productivity in Chlorella vulgaris cultures, and influenced the yield of functional biocompounds. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES As microalgas são seres fotossintetizantes com relevante aplicabilidades e aproveitamento biotecnológico em diversas áreas dos setores de alimentos, fármacos, cosméticos, biocombustíveis, biofertilizante, entre outras. As espécies Chorella vulgaris e Limnospira maxima tem atraído interesse por possuir resistência e capacidade de adaptação em diferentes condições climáticas, captura de CO2 e mudança de pH, sendo espécies robustas, e de alta quantidade de biocompostos funcionais primários (proteínas, lipídios e carboidratos) que podem ser sintetizados através do estresse ambiental. O desafio encontrado para aumentar a viabilidade da produção de biomassa está em otimizar o processo de transformação da energia luminosa, a fotossíntese, e a captura do CO2 que chegam aos cultivos de microalgas. Uma estratégia essencial de promover a melhoria e eficiência fotossintética, mediante a manipulação da intensidade de luz e a captura do CO2 utilizando a fixação biológica exercidas pelas microalgas. Deste modo, objetivo do presente trabalho foi analisar o efeito da luz (luminoso) e o potencial de CO2 sob crescimento e produtividade do cultivo microalgal e o rendimento dos biocompostos funcionais primários. As espécies foram cultivadas em bombonas de 4L sob fotoperíodo 12h:12h com dois tipos de luzes (Led e Fluorescente) e controle de pH, salinidade e temperatura. Foram avaliados durante o período experimental a densidade óptica, absorbância, peso seco e contagem de célula. Para quantificação de proteínas, lipídios e carboidratos totais foram utilizadas metodologias específicas de acordo com a literatura. Os mesmos passos foram aplicados e verificados para o cultivo microalgal como fonte de carbono suplementar usado cilindro de CO2 utilizando dois modos de operação: (i) injeção de CO2 durante a fase clara do fotoperíodo (12h) por 30min; (ii) injeção de CO2 (12hs) 60min e controle aerado com ar atmosférico (24h) sem enriquecimento de CO2. Os resultados do cultivo luminoso mostraram, o crescimento celular expostos à luz led branca para ambas as espécies. O teor de proteínas foi significativamente maior na luz led para a espécie Limnospira maxima (45,13± 2,232). Não houve diferença significativa entre os teores de carboidratos em ambas as espécies. Os teores de lipídios da Limnospira maxima foram significativamente maiores na luz led branca (17,77± 1,254) e para a espécie Chlorella vulgaris apresentou maior rendimento na luz fluorescente (4,10 ± 1,391). Já no cultivo com suplementação de CO2 as curvas de crescimento dos cultivos que receberam suplementação com CO2 por 60min apresentou maior taxa de crescimento. A composição da biomassa microalgal para proteínas não foram significativos. Para os carboidratos o maior índice foi para o tratamento com a adição de CO2 por 60min (30,20±8,45). A fração lipídica o tratamento com adição de CO2 por 60min apresentou melhor rendimento (10,67±2,43). Portanto, luz led branca é a mais adequada para produção de biomassa, proteínas e lipídios na espécie Limnospira maxima e para a Chlorella vulgaris observa-se que a luz fluorescente apresentou melhor e maior adaptação e rendimento microalgal. A suplementação CO2 ao meio de cultivo proporcionou maior densidade celular e produtividade nas culturas de Chlorella vulgaris, e influenciou no rendimento de biocompostos funcionais. 2024-04-08T23:18:42Z 2024-04-08T23:18:42Z 2023-10-24 masterThesis NASCIMENTO, Rosy Dayanne Fernandes. Efeito da luminosidade e inoculação do CO2 no cultivo e na composição química das microalgas Chlorella vulgaris e Limnospira maxima. Orientador: Dr. Dárlio Inácio Alves Teixeira. 2023. 59f. Dissertação (Mestrado em Desenvolvimento e Meio Ambiente) - Centro de Biociências, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/58052 pt_BR Acesso Aberto application/pdf Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN PROGRAMA REGIONAL DE PÓS-GRADUAÇÃO EM DESENVOLVIMENTO E MEIO AMBIENTE - PRODEMA

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