Evaluación de la relación Carbono Nitrógeno y Carbono Fosforo para mejorar la producción de biomasa y ácidos grasos en Chlorella sorokiniana.

Autores

  • Catalina Lugo De Ossa Universidad de Antioquia
  • Natalia Andrea Gómez-Vanegas Grupo de Bioprocesos, Departamento de Ingeniería Química, Universidad de Antioquia
  • Mariana Peñuela-Vásquez Grupo de Bioprocesos, Departamento de Ingeniería Química, Universidad de Antioquia

DOI:

https://doi.org/10.24275/uam/izt/dcbs/hidro/2022v32n1/Lugo

Palavras-chave:

biomasa, carbono, lípidos, nitrógeno, fósforo

Resumo

Antecedentes. Las microalgas están siendo estudias como fuente de ácidos grasos para la producción de alimentos con alto valor agregado. El contenido de aceites en estas puede aumentar o disminuir debido a cambios en los factores abióticos como la concentración de nitrógeno y fósforo en el medio de cultivo. Objetivo. Determinar la relación carbono/nitrógeno y carbono/fosforo que favorezcan la producción de biomasa y ácidos grasos en la microalga nativa Chlorella sorokiniana. Métodos. La microalga aislada del lago del parque norte en la ciudad de Medellín, Antioquia, Colombia, fue cultivada de forma heterotrófica con glucosa como fuente de carbono a diferentes relaciones carbono nitrógeno (C/N) (10/1, 25/1 y 50/1) y carbono fósforo (C/P) (200/1, 300/1 y 400/1). Resultados. La máxima concentración de biomasa que se obtuvo fue de 9.70gL-1 y 9.17 gL-1 con las relaciones C/N 10/1 y C/P 200/1, sus productividades fueron de 1.08 gL-1d-1 y 1.02 gL-1d-1 y sus rendimientos de biomasa en glucosa (fueron de 0.43 y 0.44 gg-1. Los ácidos grasos totales se ven favorecidos con las relaciones C/N 50/1 y C/P 400/1 alcanzando un 24.27% y 20.48% de ácidos grasos totales sobre la biomasa seca, además de mayores productividades de ácidos grasos en biomasa seca de 26.97 mgL-1d-1 y 22.76 mgL-1d-1 respectivamente. Conclusiones. Relaciones C/N y C/P bajas favorecen la producción de biomasa y disminuyen la producción de ácidos grasos totales, por el contrario, relaciones C/N y C/P altas, favorecen la producción de ácidos grasos totales y la productividad de lípidos en biomasa. De esta manera se debe alcanzar la máxima producción de biomasa con bajas relaciones C/N para lograr que en la etapa de agotamiento nutricional en el medio de cultivo se induzca la elongación de las cadenas de ácidos grasos poliinsaturados como respuesta a las condiciones de estrés.

Downloads

Não há dados estatísticos.

Referências

Arora, N., A. Patel, P.A. Pruthi & V. Pruthi. 2016. Synergistic dynamics of nitrogen and phosphorous influences lipid productivity in Chlorella minutissima for biodiesel production. Bioresource Technology 213:79-87. DOI:10.1016/j.biortech.2016.02.112

Arredondo, B. & D. Voltolina. 2007. Determinación de peso seco y contenido orgánico e inorgánico. Arredondo, B. & D. Voltolina (eds.). Métodos y Herramientas Analíticas En La Evaluación de La Biomasa Microalgal. CIBNOR S.C., La paz, B.C.S., pp.23-26.

Baird, R. & L. Bridgewater. 2017. Standard methods for the examination of water and wastewater. 23rd ed. American Public Health Association (APHA). Washington, D.C. 164 p. DOI:10.2105/SMWW.2882.008

Belotti, G., M. Bravi, B. Caprariis, P. Filippis & M. Scarsella. 2013. Effect of Nitrogen and Phosphorus Starvations on Chlorella vulgaris Lipids Productivity and Quality under Different Trophic Regimens for Biodiesel Production. American Journal of Plant Sciences 04(12):44- 51. DOI:10.4236/ajps.2013.412a2006

Beuckels, A., E. Smolders & K. Muylaert. 2015. Nitrogen availability influences phosphorus removal in microalgae-based wastewater treatment. Water Research 77:98-106. DOI:10.1016/j.watres.2015.03.018

Bligh, E.G. & W. J. Dyer. 1959. A rapid method of total lipid extraction and purification. Canadian Journal of Biochemistry and Physiology 37(8):911-917.

Canelli, G., L. Neutsch, R. Carpine, S. Tevere, F. Giuffrida, Z. Rohfritsch, F. Dionisi, C.J. Bolten & A. Mathys. 2020. Chlorella vulgaris in a heterotrophic bioprocess: Study of the lipid bioaccessibility and oxidative stability. Algal Research 45:1-9. DOI:10.1016/j.algal.2019.101754

Fu, L., X. Cui, Y. Li, L. Xu, C. Zhang, R. Xiong, D. Zhou & J.C. Crittenden. 2017. Excessive phosphorus enhances Chlorella regularis lipid production under nitrogen starvation stress during glucose heterotrophic cultivation. Chemical Engineering Journal 330:566-572. DOI:10.1016/j. cej.2017.07.182

Guedes, A.C., H.M. Amaro, C.R. Barbosa, R.D. Pereira & F.X. Malcata. 2011. Fatty acid composition of several wild microalgae and cyanobacteria, with a focus on eicosapentaenoic, docosahexaenoic and α-linolenic acids for eventual dietary uses. Food Research International 44(9):2721-2729. DOI:10.1016/j.foodres.2011.05.020

Li, Q., L. Fu, Y. Wang, D. Zhou & B.E. Rittmann. 2018. Excessive phosphorus caused inhibition and cell damage during heterotrophic growth of Chlorella regularis. Bioresource Technology 268(July):266-270. DOI:10.1016/j.biortech.2018.07.148

Paliwal, C., M. Mitra, K. Bhayani, S.V.V. Bharadwaj, T. Ghosh, S. Dubey & S. Mishra. 2017. Abiotic stresses as tools for metabolites in microalgae. Bioresource Technology 244:1216-1226. DOI:10.1016/j.biortech.2017.05.058

Palomino, F., M. Rojas & M. Beltrán. 1997. Nueva técnica colorimétrica para la determinación de nitratos en el plasma. Revista de La Facultad de Medicina, Universidad Nacional de Colombia 45(2):63-69.

Quevedo, C. 2011. Estudio de las condiciones de cultivo de la microalga Chlorella sp para la producción de hidrocarburos y su caracterización con aplicaciones en combustibles. Tesis de maestría en ingeniería, Facultad de ingeniería, Universidad de Antioquia. 176 p.

Rodolfi, L., G. C. Zittelli, N. Bassi, G. Padovani, N. Biondi, G. Bonini & M. R. Tredici. 2009. Microalgae for oil: Strain selection, induction of lipid synthesis and outdoor mass cultivation in a low-cost photobioreactor. Biotechnology and Bioengineering 102(1):100-112. DOI: 10.1002/bit.22033

Safi, C., B. Zebib, O. Merah, P.Y. Pontalier & C. Vaca-Garcia. 2014. Morphology, composition, production, processing and applications of Chlorella vulgaris: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews 35:265-278. DOI:10.1016/j.rser.2014.04.007

Sakarika, M. & M. Kornaros. 2017. Kinetics of growth and lipids accumulation in Chlorella vulgaris during batch heterotrophic cultivation: Effect of different nutrient limitation strategies. Bioresource Technology 243:356-365. DOI:10.1016/j.biortech.2017.06.110

Shen, X.F., J.J. Liu, F.F. Chu, P.K.S. Lam & R. J. Zeng. 2015. Enhancement of FAME productivity of Scenedesmus obliquus by combining nitrogen deficiency with sufficient phosphorus supply in heterotrophic cultivation. Applied Energy 158:348-354. DOI:10.1016/j.apenergy.2015.08.057

Singhasuwan, S., W. Choorit, S. Sirisansaneeyakul, N. Kokkaew & Y. Chisti. 2015. Carbon-to-nitrogen ratio affects the biomass composition and the fatty acid profile of heterotrophically grown Chlorella sp. TISTR 8990 for biodiesel production. Journal of Biotechnology 216:16-177. DOI:10.1016/j.jbiotec.2015.10.003

Tonon, T., D. Harvey, T.R. Larson & I.A. Graham. 2002. Long chain polyunsaturated fatty acid production and partitioning to triacylglycerols in four microalgae. Phytochemistry 61(1):15-24. DOI:10.1016/ S0031-9422(02)00201-7

Wang, T., X. Tian, T. Liu, Z. Wang, W. Guan, M. Guo, J. Chu & Y. Zhuang. 2017. A two-stage fed-batch heterotrophic culture of Chlorella protothecoides that combined nitrogen depletion with hyperosmotic stress strategy enhanced lipid yield and productivity. Process Biochemistry 60(April):74-83. DOI:10.1016/j.procbio.2017.05.027

Wei, A., X. Zhang, D. Wei, G. Chen, Q. Wu, S.T. Yang. 2009. Effects of cassava starch hydrolysate on cell growth and lipid accumulation of the heterotrophic microalgae Chlorella protothecoides. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology 36(11):1383-1389. DOI:10.1007/s10295-009-0624-x

Xin, L., H. Hong-ying, G. Ke & S. Ying-xue. 2010. Effects of different nitrogen and phosphorus concentrations on the growth, nutrient uptake, and lipid accumulation of a freshwater microalga Scenedesmus sp. Bioresource Technology 101(14):5494-5500. DOI:10.1016/j.biortech.2010.02.016

Zhang, J., T.B.T. Tran, B. Taidi, P. Lu & P. Perré. 2020. Chlorella vulgaris heterotrophic colony development and interaction. Algal Research 49(April):1-12. DOI:10.1016/j.algal.2020.101907

Publicado

2022-04-28

Como Citar

Lugo De Ossa, C., Gómez-Vanegas, N. A. ., & Peñuela-Vásquez, M. . (2022). Evaluación de la relación Carbono Nitrógeno y Carbono Fosforo para mejorar la producción de biomasa y ácidos grasos en Chlorella sorokiniana. HIDROBIOLÓGICA, 32(1). https://doi.org/10.24275/uam/izt/dcbs/hidro/2022v32n1/Lugo

Edição

Seção

Artículos