Harvesting of Chlorella sorokiniana BR001 cultivated in a low-nitrogen medium using different techniques / Colheita de Chlorella sorokiniana BR001 cultivada em um meio com baixo teor de nitrogênio utilizando diferentes técnicas

The harvesting process is a current challenge for the commercial production of microalgae because the biomass is diluted in the culture medium. Several methods have been proposed to harvest microalgae cells, but there is not a consensus about the optimum method for such application. Herein, the methods based on sedimentation, flocculation, and centrifugation were evaluated on the recovery of Chlorella sorokiniana BR001 cultivated in a low-nitrogen medium. C. sorokiniana BR001 was cultivated using a low-nitrogen medium to trigger the accumulation of neutral lipids and neutral carbohydrates. The biomass of C. sorokiniana BR001 cultivated in a low-nitrogen medium showed a total lipid content of 1.9 times higher (23.8 ± 4.5%) when compared to the biomass produced in a high-nitrogen medium (12.3 ± 1.2%). In addition, the biomass of the BR001 strain cultivated in a low-nitrogen medium showed a high content of neutral carbohydrates (52.1 ± 1.5%). The natural sedimentation-based process was evaluated using a sedimentation column, and it was concluded that C. sorokiniana BR001 is a non-flocculent strain. Therefore, it was evaluated the effect of different concentrations of ferric sulfate (0.005 to 1 g L-1) or aluminum sulfate (0.025 to 0.83 g L-1) on the flocculation process of C. sorokiniana BR001, but high doses of flocculant agents were required for an efficient harvest of biomass. It was evaluated the centrifugation at low speed (300 to 3,000 g) as well, and it was possible to conclude that this process was the most adequate to harvest the non-flocculent strain C. sorokiniana BR001.

O processo de colheita é um desafio atual para a produção comercial de microalgas porque a biomassa é diluída no meio de cultivo. Diversos métodos têm sido propostos para coletar células de microalgas, porém não existe um consenso sobre um método ótimo para tal aplicação. Neste estudo, métodos baseados em sedimentação, floculação e centrifugação foram avaliados na recuperação de Chlorella sorokiniana BR001 cultivada em um meio com baixo teor de nitrogênio. C. sorokiniana BR001 foi cultivada em um meio com baixo teor de nitrogênio para induzir ao acúmulo de lipídeos e carboidratos neutros. A biomassa de C. sorokiniana BR001 cultivada em um meio com baixo teor de nitrogênio apresentou um teor de lipídeos 1,9 vezes superior (23,8 ± 4,5%), quando comparada à biomassa produzida em um meio com alto teor de nitrogênio (12,3 ± 1,2%). Adicionalmente, a biomassa da linhagem BR001 cultivada em um meio com baixo teor de nitrogênio apresentou alto teor de carboidratos neutros (52,1 ± 1,5%). O processo baseado em sedimentação natural foi avaliado utilizando uma coluna de sedimentação e concluiu-se que C. sorokiniana BR001 é uma linhagem não floculante. Portanto, o efeito de diferentes concentrações de sulfato férrico (0,005 a 1 g L-1) ou sulfato de alumínio (0,025 a 0,83 g L-1) foram avaliados no processo de floculação de C. sorokiniana BR001, mas altas doses de floculantes foram necessárias para uma colheita de biomassa eficiente. Também foi avaliada a centrifugação em baixa velocidade (300 a 3.000 g), e foi possível concluir que este processo constituiu o mais adequado para a colheita da linhagem não floculante C. sorokiniana BR001.

Harvesting of Chlorella sorokiniana BR001 cultivated in a low-nitrogen medium using different techniques / Colheita de Chlorella sorokiniana BR001 cultivada em um meio com baixo teor de nitrogênio utilizando diferentes técnicas

ABSTRACT: The harvesting process is a current challenge for the commercial production of microalgae because the biomass is diluted in the culture medium. Several methods have been proposed to harvest microalgae cells, but there is not a consensus about the optimum method for such application. Herein, the methods based on sedimentation, flocculation, and centrifugation were evaluated on the recovery of Chlorella sorokiniana BR001 cultivated in a low-nitrogen medium. C. sorokiniana BR001 was cultivated using a low-nitrogen medium to trigger the accumulation of neutral lipids and neutral carbohydrates. The biomass of C. sorokiniana BR001 cultivated in a low-nitrogen medium showed a total lipid content of 1.9 times higher (23.8 ± 4.5%) when compared to the biomass produced in a high-nitrogen medium (12.3 ± 1.2%). In addition, the biomass of the BR001 strain cultivated in a low-nitrogen medium showed a high content of neutral carbohydrates (52.1 ± 1.5%). The natural sedimentation-based process was evaluated using a sedimentation column, and it was concluded that C. sorokiniana BR001 is a non-flocculent strain. Therefore, it was evaluated the effect of different concentrations of ferric sulfate (0.005 to 1 g L-1) or aluminum sulfate (0.025 to 0.83 g L-1) on the flocculation process of C. sorokiniana BR001, but high doses of flocculant agents were required for an efficient harvest of biomass. It was evaluated the centrifugation at low speed (300 to 3,000 g) as well, and it was possible to conclude that this process was the most adequate to harvest the non-flocculent strain C. sorokiniana BR001.

RESUMO: O processo de colheita é um desafio atual para a produção comercial de microalgas porque a biomassa é diluída no meio de cultivo. Diversos métodos têm sido propostos para coletar células de microalgas, porém não existe um consenso sobre um método ótimo para tal aplicação. Neste estudo, métodos baseados em sedimentação, floculação e centrifugação foram avaliados na recuperação de Chlorella sorokiniana BR001 cultivada em um meio com baixo teor de nitrogênio. C. sorokiniana BR001 foi cultivada em um meio com baixo teor de nitrogênio para induzir ao acúmulo de lipídeos e carboidratos neutros. A biomassa de C. sorokiniana BR001 cultivada em um meio com baixo teor de nitrogênio apresentou um teor de lipídeos 1,9 vezes superior (23,8 ± 4,5%), quando comparada à biomassa produzida em um meio com alto teor de nitrogênio (12,3 ± 1,2%). Adicionalmente, a biomassa da linhagem BR001 cultivada em um meio com baixo teor de nitrogênio apresentou alto teor de carboidratos neutros (52,1 ± 1,5%). O processo baseado em sedimentação natural foi avaliado utilizando uma coluna de sedimentação e concluiu-se que C. sorokiniana BR001 é uma linhagem não floculante. Portanto, o efeito de diferentes concentrações de sulfato férrico (0,005 a 1 g L-1) ou sulfato de alumínio (0,025 a 0,83 g L-1) foram avaliados no processo de floculação de C. sorokiniana BR001, mas altas doses de floculantes foram necessárias para uma colheita de biomassa eficiente. Também foi avaliada a centrifugação em baixa velocidade (300 a 3.000 g), e foi possível concluir que este processo constituiu o mais adequado para a colheita da linhagem não floculante C. sorokiniana BR001.

Harvesting of Chlorella sorokiniana BR001 cultivated in a low-nitrogen medium using different techniques / Colheita de Chlorella sorokiniana BR001 cultivada em um meio com baixo teor de nitrogênio utilizando diferentes técnicas

The harvesting process is a current challenge for the commercial production of microalgae because the biomass is diluted in the culture medium. Several methods have been proposed to harvest microalgae cells, but there is not a consensus about the optimum method for such application. Herein, the methods based on sedimentation, flocculation, and centrifugation were evaluated on the recovery of Chlorella sorokiniana BR001 cultivated in a low-nitrogen medium. C. sorokiniana BR001 was cultivated using a low-nitrogen medium to trigger the accumulation of neutral lipids and neutral carbohydrates. The biomass of C. sorokiniana BR001 cultivated in a low-nitrogen medium showed a total lipid content of 1.9 times higher (23.8 ± 4.5%) when compared to the biomass produced in a high-nitrogen medium (12.3 ± 1.2%). In addition, the biomass of the BR001 strain cultivated in a low-nitrogen medium showed a high content of neutral carbohydrates (52.1 ± 1.5%). The natural sedimentation-based process was evaluated using a sedimentation column, and it was concluded that C. sorokiniana BR001 is a non-flocculent strain. Therefore, it was evaluated the effect of different concentrations of ferric sulfate (0.005 to 1 g L-1) or aluminum sulfate (0.025 to 0.83 g L-1) on the flocculation process of C. sorokiniana BR001, but high doses of flocculant agents were required for an efficient harvest of biomass. It was evaluated the centrifugation at low speed (300 to 3,000 g) as well, and it was possible to conclude that this process was the most adequate to harvest the non-flocculent strain C. sorokiniana BR001.(AU)

O processo de colheita é um desafio atual para a produção comercial de microalgas porque a biomassa é diluída no meio de cultivo. Diversos métodos têm sido propostos para coletar células de microalgas, porém não existe um consenso sobre um método ótimo para tal aplicação. Neste estudo, métodos baseados em sedimentação, floculação e centrifugação foram avaliados na recuperação de Chlorella sorokiniana BR001 cultivada em um meio com baixo teor de nitrogênio. C. sorokiniana BR001 foi cultivada em um meio com baixo teor de nitrogênio para induzir ao acúmulo de lipídeos e carboidratos neutros. A biomassa de C. sorokiniana BR001 cultivada em um meio com baixo teor de nitrogênio apresentou um teor de lipídeos 1,9 vezes superior (23,8 ± 4,5%), quando comparada à biomassa produzida em um meio com alto teor de nitrogênio (12,3 ± 1,2%). Adicionalmente, a biomassa da linhagem BR001 cultivada em um meio com baixo teor de nitrogênio apresentou alto teor de carboidratos neutros (52,1 ± 1,5%). O processo baseado em sedimentação natural foi avaliado utilizando uma coluna de sedimentação e concluiu-se que C. sorokiniana BR001 é uma linhagem não floculante. Portanto, o efeito de diferentes concentrações de sulfato férrico (0,005 a 1 g L-1) ou sulfato de alumínio (0,025 a 0,83 g L-1) foram avaliados no processo de floculação de C. sorokiniana BR001, mas altas doses de floculantes foram necessárias para uma colheita de biomassa eficiente. Também foi avaliada a centrifugação em baixa velocidade (300 a 3.000 g), e foi possível concluir que este processo constituiu o mais adequado para a colheita da linhagem não floculante C. sorokiniana BR001.(AU)

Filme de goma tara com nanoestrutura de ZnO para preservação de fruto pós-colheita / Tare gum film with ZnO nanostructures for preservation of postharvest fruit

O Brasil é o 3º maior produtor mundial de frutas, porém as perdas/desperdícios no pós-colheita podem chegar até 30 %, principalmente, pelo metabolismo do fruto e fitopatógenos. A nanotecnologia surge, então, como alternativa para mitigar esse problema, sendo o setor de embalagens o mais promissor. Assim, o objetivo deste trabalho foi obter e caracterizar de filmes de goma Tara com nanoestruturas de óxido de zinco (ZnO) com atividades antimicrobianas. O filme obteve espessuras entre 0,04957 e 0,36380 mm, sendo o filme com 5% (m/v) de nanoestrutura de ZnO com maior espessura. A porcentagem de solubilidade dos filmes de nanoestruturas de ZnO foi mais elevada que o filme sem nanoestrutura. O teor de umidade variou de 32,5592 a 10,9658 % entre os filmes e à medida que a concentração de nanoestrutura aumentou houve aumento da permeabilidade.(AU)

Avaliação antimicrobiana in vitro da nanoestrutura de óxido de zinco para posterior aplicação em embalagens / Antimicrobial evaluation in vitro of zinc oxide nanoestruture for subsequent application in packaging

A goiaba é uma das fruticulturas que se destaca no Brasil, por ser rica em nutrientes e ter elevada produção, porém há uma elevada perda/desperdício desse fruto pela sua alta perecibilidade. Logo, o objetivo deste estudo foi avaliar a atividade antimicrobiana das nanoestruturas de ZnO, a fim de aplicá-las em filmes de goma tara para preservação da goiaba. Foi feita a análise da curva de crescimento das bactérias Escherichia coli, Enterobacter cloacae, Salmonella typhimurium e Staphylococcus aureus na presença da nanoestrutura no leitor de microplaca. Estas apresentaram atividade antimicrobiana frente às bactérias, visto que houve o retardo do crescimento com o passar do tempo de análise. Verifica-se o potencial uso desta nanoestrutura para aumentar vida útil da goiaba.(AU)

Avaliação antimicrobiana in vitro da nanoestrutura de óxido de zinco para posterior aplicação em embalagens / Antimicrobial evaluation in vitro of zinc oxide nanoestruture for subsequent application in packaging

A goiaba é uma das fruticulturas que se destaca no Brasil, por ser rica em nutrientes e ter elevada produção, porém há uma elevada perda/desperdício desse fruto pela sua alta perecibilidade. Logo, o objetivo deste estudo foi avaliar a atividade antimicrobiana das nanoestruturas de ZnO, a fim de aplicá-las em filmes de goma tara para preservação da goiaba. Foi feita a análise da curva de crescimento das bactérias Escherichia coli, Enterobacter cloacae, Salmonella typhimurium e Staphylococcus aureus na presença da nanoestrutura no leitor de microplaca. Estas apresentaram atividade antimicrobiana frente às bactérias, visto que houve o retardo do crescimento com o passar do tempo de análise. Verifica-se o potencial uso desta nanoestrutura para aumentar vida útil da goiaba.

Filme de goma tara com nanoestrutura de ZnO para preservação de fruto pós-colheita / Tare gum film with ZnO nanostructures for preservation of postharvest fruit

O Brasil é o 3º maior produtor mundial de frutas, porém as perdas/desperdícios no pós-colheita podem chegar até 30 %, principalmente, pelo metabolismo do fruto e fitopatógenos. A nanotecnologia surge, então, como alternativa para mitigar esse problema, sendo o setor de embalagens o mais promissor. Assim, o objetivo deste trabalho foi obter e caracterizar de filmes de goma Tara com nanoestruturas de óxido de zinco (ZnO) com atividades antimicrobianas. O filme obteve espessuras entre 0,04957 e 0,36380 mm, sendo o filme com 5% (m/v) de nanoestrutura de ZnO com maior espessura. A porcentagem de solubilidade dos filmes de nanoestruturas de ZnO foi mais elevada que o filme sem nanoestrutura. O teor de umidade variou de 32,5592 a 10,9658 % entre os filmes e à medida que a concentração de nanoestrutura aumentou houve aumento da permeabilidade.