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Tese em Português | VETTESES | ID: vtt-217829

Resumo

As microalgas têm sido amplamente empregadas na Aquicultura, bem como, apresentam um vasto potencial de emprego no tratamento de águas residuais, na produção de compostos de alto valor comercial e na produção de biocombustíveis. Na busca por espécies de microalgas com potencial para a produção de biodiesel, a biomassa da microalga Selenastraceae sp. nov. foi apontada como promissora, devido ao elevado teor lipídico e perfil de ácidos graxos. Nesse sentido, o objetivo deste trabalho foi investigar os modos nutricionais e seus efeitos no cultivo da microalga Selenastraceae sp. nov. Para isso, foram desenvolvidos cultivos experimentais de Selenastraceae sp. nov. nos modos nutricionais fotoautotrófico, heterotrófico e mixotrófico, com o emprego de glicose, frutose, glicerol ou sacarose nas condições que utilizam carbono orgânico, utilizando garrafas cilíndricas de vidro de borosilicato com capacidade de 1 litro. Para a determinação da influência do modo nutricional e da fonte de carbono, foram avaliados diariamente os parâmetros de crescimento das culturas. Ademais, o rendimento e o perfil de ésteres metílicos de ácidos graxos foram determinados por cromatografia gasosa de alta resolução; também foram averiguadas a eficiência de conversão de carbono em biomassa e a análise microbiana. Por fim, uma possível cadeia integrada de produção foi examinada através do emprego da biomassa desengordurada, e integral, de Selenastraceae sp. nov. crescida nos três modos nutricionais, usando glicose, na alimentação do microcrustáceo Daphnia similis. Em relação ao modo nutricional, os resultados demonstraram que a heterotrofia e a mixotrofia, independente da fonte de carbono orgânico utilizada, apresentaram vantagens sobre a fotoautotrofia. Além disso, foi possível inferir que na produção de biomassa o uso de glicose apresentou vantagens frente as demais fontes de carbono orgânico, independente do modo nutricional. Os cultivos com a introdução de CO2 apresentaram menor eficiência de conversão de carbono em biomassa devido, entre outros fatores, ao formato e ao tamanho do fotobiorreator utilizado. Em contraste à produção de biomassa, na condição fotoautotrófica foi reportada a menor carga bacteriana. Ainda, em relação ao rendimento de ésteres metílicos de ácidos graxos, a biomassa das culturas crescidas na presença de luz (fotoautotrofia ou mixotrofia) apresentaram maior rendimento; o perfil de ácidos graxos apresentou relativa similaridade quando Selenastraceae sp. nov. foi cultivada usando glicose ou sacarose (comprovados por análise de componentes principais). Com relação ao crescimento de D. similis, o uso da biomassa integral de Selenastraceae sp. nov. apresentou vantagens na velocidade de crescimento e na população deste microcrustáceo. Apenas a biomassa desengordurada oriunda do crescimento heterotrófico atingiu densidade populacional similar às dietas com biomassas integrais. Provavelmente, este fato pode ser resultado de um maior percentual de carboidratos (fonte energética) presente na biomassa crescida em modo nutricional heterotrófico, uma vez que o teor lipídico deste modo nutricional foi significativamente menor que fotoautotrófico e mixotrófico. Em conclusão, as culturas de Selenastraceae sp. nov. desenvolvidas em modo mixotrófico apresentaram maior biomassa em comparação ao crescimento fotoautotrófico e heterotrófico. O modo nutricional também afetou o rendimento lipídico e de ésteres metílicos de ácidos graxos de Selenastraceae sp. nov. - menores rendimentos foram reportados para o crescimento heterotrófico. Já em relação ao crescimento de D. similis apenas a biomassa residual oriunda do crescimento heterotrófico resultou em desempenho similar às dietas integrais.

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Microalgae have been widely used in Aquaculture, as well, they present a vast potential of use in the wastewater treatment, high-value compounds production and biofuels production. In the search for microalgae species with potential for biodiesel production, microalga Selenastraceae sp. nov. biomass was shown to be promising, due to the high lipid content and fatty acid profile. In this sense, the objective of this work was to investigate the nutritional modes and the effects on the cultivation of the green microalga Selenastraceae sp. nov. For that, experimental cultivations of Selenastraceae sp. nov. in photoautotrophic, heterotrophic and mixotrophic nutritional modes, using glucose, fructose, glycerol or sucrose - in conditions that use organic carbon, using cylindrical borosilicate glass bottles with of 1 liter. To determine the influence of the nutritional mode and the carbon source, growth parameters of cultures were evaluated daily. In addition, fatty acid methyl esters yield and profile were determined by high performance gas chromatography; the carbon conversion efficiency into biomass and microbial analysis were also investigated. Finally, a possible integrated production chain was examined using the defatted, and the integral biomass, of Selenastraceae sp. nov. grown in the three nutritional modes, using glucose, in the production of microcrustacean Daphnia similis. Regarding the nutritional mode, the results showed heterotrophy and mixotrophy, regardless of organic carbon source used, presented advantages over photoautotrophy. In addition, it was possible to infer that in the biomass production, glucose use had advantages over other organic carbon sources, regardless of the nutritional mode. Cultivations with the CO2 addition showed less efficiency in converting carbon into biomass due, among other factors, to photobioreactor shape and size used. In contrast to biomass production, in the photoautotrophic condition, lowest bacterial load was reported. Still, in relation to fatty acid methyl esters yield, the biomass of cultures grown in the light presence (photoautotrophy or mixotrophy) showed higher yield; fatty acid profile showed relative similarity when Selenastraceae sp. nov. was grown using glucose or sucrose (proven by the principal components analysis). In relation to the growth of D. similis, the use of integral biomass of Selenastraceae sp. nov. presented advantages in growth rate and microcrustacean population. Only defatted biomass from heterotrophic growth reached a population density similar to diets with integral biomass. This fact may probably be the result of a carbohydrates higher percentage (energy source) present in biomass grown in heterotrophic nutritional mode, since the lipid content in this mode was significantly lower than photoautotrophic and mixotrophic. In conclusion, cultures of Selenastraceae sp. nov. developed in mixotrophic nutritional mode showed higher biomass compared to photoautotrophic and heterotrophic growth. Nutritional mode also affected the lipid yield and fatty acid methyl esters of the biomass of Selenastraceae sp. nov. - lower yields have been reported for heterotrophic growth. Regarding the growth of D. similis, only residual biomass from heterotrophic growth resulted in performance similar to integral diets.

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