CULTIVO MIXOTRÓFICO DA MICROALGA Dunaliella salina, UTILIZANDO O MELAÇO DA CANA-DE-AÇÚCAR COMO FONTE ALTERNATICA DE CARBONO.

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1 CULTIVO MIXOTRÓFICO DA MICROALGA Dunaliella salina, UTILIZANDO O MELAÇO DA CANA-DE-AÇÚCAR COMO FONTE ALTERNATICA DE CARBONO. Cíntia Jesus Almeida (1) Graduada em Ciências Biológicas pelo Instituto de Ciências Biológicas - Universidade Católica do Salvador. Orlando Jorquera Doutor em Energia e Ambiente, Universidade Federal Bahia. Endereço (1) : Rua Camuripeba, 100, Cond. Placafor Ville cs 06 Piatã Salvador Bahia CEP: Brasil- Tel.: +55 (71) RESUMO O cultivo de microalgas pode ser um sistema biológico muito eficiente, pois a partir do mecanismo da fotossíntese é possível obter compostos de grande interesse econômico. Porém, são necessárias técnicas em que haja um aumento na produção da biomassa microalgal em um menor intervalo de tempo e meios de cultivo que possibilitem menores custos. No presente trabalho buscou-se investigar cultivo mixotrófico da microalga Dunaliella salina, utilizando o melaço da cana-de-açúcar como fonte alternativa de carbono. Foram realizados ensaios experimentais de acordo com Planejamento Fatorial Fracionado 2 4-1, tendo-se como variáveis de estudo a quantidade de melaço, a salinidade da água do mar, o ph, e a luminosidade. Os dados obtidos foram submetidos à Análise de Variância a partir das ferramentas do DOE (Design of Experiment) do Software Minitab. As variáveis que geraram efeitos significativos sobre a velocidade de crescimento, produtividade e densidade máxima, tanto nos cultivos mixotróficos quanto no autotrófico, foram salinidade e luminosidade. PALAVRAS-CHAVE: cultivo mixotrófico; melaço da cana de açúcar; Dunaliella salina. INTRODUÇÃO Assim como as plantas, microalgas atuam como fábricas fotossintéticas e, devido à biodiversidade e variabilidade bioquímica destes microrganismos tornou-se possível, juntamente com a biotecnologia, a utilização de microalgas para produção de biocompostos. A produção de microalgas apresenta outras vantagens, tais como: quando cultivadas em meios adequados, muitas espécies microalgas crescem mais rápido comparando-se com outras espécies vegetais, possibilitando maior produtividade, além de ocuparem pequenas áreas de produção. Visando-se melhorias no custo benefício da produção industrial, microalgas estão sendo cultivadas em condições alternativas, onde compostos orgânicos, como açucares e ácidos orgânicos, são utilizados como fontes de carbono. O emprego simultâneo da luz e do substrato orgânico (como fonte de carbono) para o crescimento demonstra a capacidade mixotrófica das microalgas (SÁNCHEZ TORRES et al, 2008). Os cultivos mixotróficos podem produzir uma elevada quantidade de biomassa quando comparada com as obtidas em autotrofia e heterotrofia, e isso é devido ao possível efeito energético da luz e do substrato orgânico. O gênero Dunaliella pertencente à classe Chlorophyceae engloba importantes espécies de microalgas alvo da curiosidade científica, industrial e comercial. A espécie Dunaliella salina (TEODORESCO,1905) pode somar grande quantidade de lipídios, incluindo diferentes ácidos graxos importantes, quando submetida a determinadas condições. Além disso, possui a capacidade de sintetizar e acumular elevadas quantidades de beta-caroteno, quando se é ministrado os estímulos indutores da produção de caroteno (BEM-AMOTZ, 2004). OBJETIVO Neste contexto, o intuito do presente trabalho foi de investigar o cultivo mixotrófico da microalga Dunaliella salina, utilizando o melaço da cana-de-açúcar como fonte de carbono, tendo-se como variáveis a quantidade de melaço adicionada, o ph, a luminosidade e a salinidade da água do mar. Salvador, Bahia 11 a 16 de julho de

2 METODOLOGIA Nos ensaios experimentais foi utilizada a microalga Dunaliella salina mantida no meio cultivo Erdschreiber (descrito pela Utex- The Culture Collection of Algae) para obtenção do inóculo. Para determinação das condições dos ensaios, foi utilizada a água do mar filtrada, com salinidade natural de aproximadamente 47 e com salinidade reduzida a 20 com água doce antes de serem adicionados os componentes do meio. A salinidade da água do mar foi estimada medindo-se a condutividade através de um condutimetro e relacionando-se com uma curva de calibração construída a partir da concentração de NaCl diluído em água. O ph foi ajustado em 7 e 10, com adição de HCl e NaOH, respectivamente. Para determinação da quantidade de melaço, foram pesados 0,8g do produto em eppendorfs. Os cultivos foram realizados em erlenmeyers de 1L figura 1, com o volume de 600 ml de meio e concentração inicial de inóculo de 5,41x10 5 cel/ml. Os ensaios foram colocados sobre prateleiras com lâmpadas fluorescentes (luz do dia) de 15 W, com período integral de iluminação, fornecendo uma iluminância de 1000 e lux, medida por meio de um luximetro. A aeração dos ensaios foi conseguida com borbulhamento constante de ar estéril em filtro de 0,20 µm, por meio de compressor de ar. Figura 1: Ensaios experimentais do cultivo da microalga Dunaliella salina utilizados no estudo. A partir do software Minitab obteve-se o Planejamento Fatorial Fracionado dos experimentos realizado realizados em duplicata e um ponto central, onde foram testadas as variáveis: quantidade de melaço entre 0g e 0,8g, o ph entre 7 e10, a salinidade da água do mar entre 20 e 47 e, a luminosidade variou entre 1000 lux e lux. Para o monitoramento do crescimento da microalga foram feitas contagens de células a cada 48 horas, realizadas por microscopia com auxílio de uma Câmara de Neubauer. O crescimento da população microalgal também foi estimado utilizando parâmetros como a densidade máxima alcançada, a velocidade específica de crescimento, o tempo de cultivo e a produtividade volumétrica máxima. A velocidade específica de crescimento representa o número de divisões celulares da população por unidade de tempo (dias) e, foi estabelecida pela fórmula (1) (Ono et al, 2007): µ= LnX 2 /X 1 (1) T 2 T 1 µ=velocidade específica de crescimento. (T 2 - T 1 )=intervalo de tempo em dias. X 1 =densidade celular inicial; X 2 = densidade celular final. Ln=logaritmo natural. Para calcular a velocidade de crescimento de cada experimento, foi considerada a fase exponencial do cultivo, até o alcance da densidade celular máxima, onde o T 1 e T 2 foram do dia 2 ao 16, respectivamente. A determinação da produtividade volumétrica, que representa o rendimento das culturas, foi estimada a partir do cálculo pela equação modificada (2) (SCHMIDELL et al,2001), na fase exponencial do cultivo: Pv= X 2 -X 1. µ (2) Onde, Pv é a produtividade volumétrica em células/ml/dia, X 2 é a concentração de biomassa (células/ml) e X 1 é a concentração de biomassa inicial (células/ml) e µ= a velocidade específica de crescimento. Para tratamento estatístico dos resultados, foram feitas análises de Variância usando-se valores-p, a partir das 2 Salvador, Bahia 11 a 16 de julho de 2010

3 ferramentas do DOE (Design of Experiment), com nível de confiança de 95%, no software Minitab. Os resultados foram apresentados utilizando os gráficos de Pareto dos efeitos para comparar a grandeza relativa e a significância estatística das varáveis e para visualizar os efeitos principais das variáveis. RESULTADOS E DISCUSSÃO A partir das contagens celulares, em intervalos de 48 horas após a inoculação, foi possível estabelecer as curvas de crescimento dos experimentos de 1 a 9 com a microalga Dunaliella salina, figura 2. A partir das curvas crescimento foi possível visualizar que após o período inicial de crescimento a maioria dos experimentos obteve uma redução no número de células, exceto o ensaio 3, que apresentou crescimento desde a inoculação. Esse declínio no número de células pode ser considerado como a fase de adaptação das microalgas às novas condições de cultivo, não havendo aumento na população. Os experimentos 1 e 6 apresentaram uma redução no número de células a partir do sexto dia de cultivo, chegando a valores nulos nos dias posteriores. A morte do cultivo dos ensaios 1 e 6 foram também observados nas réplicas dos experimentos, podendo considerar que não houve adaptação das microalgas às condições de cultivo com a salinidade reduzida e com baixa luminosidade, como também a existência de contaminação bacteriana. Figura 2 - Curvas de crescimento da microalga Dunaliella salina referente ao número de células/ml/dia dos experimentos de 1 a 9, sendo que a curva do experimento 9 não está representada pela média, tratantdo-se do ponto central do experimento de acordo com o Planejamento Fatorial A densidade máxima obtida nos experimentos autotróficos foi de 5,56 x10 5 células/ml, alcançada pelo experimento 3. Neste ensaio não houve fase de adaptação, apresentando crescimento desde a inoculação, a queda no crescimento foi visualizada após 18 dias de cultivo. Entre os cultivos mixotróficos, a densidade máxima alcançada foi de 6,45 x10 5 células/ml, obtida pelo ensaio 7. As variáveis que se mostraram significativas sobre a densidade máxima alcançada foram a salinidade e a luminosidade (em lux). Os efeitos principais dessas variáveis podem ser observados na figura 3, onde melhores resultados foram obtidos quando se utilizou o nível máximo de salinidade e luminosidade. Os gráficos demonstram que a mudança dos níveis de melaço e ph não gerou efeito significativo sobre a densidade máxima. Com isso, tanto nos cultivos autotróficos como mixotróficos os fatores luminosidade e salinidade foram os que exerceram um maior efeito sobre a densidade celular máxima. Das produtividades volumétricas médias dos cultivos mixotróficos, aquele que obteve melhor resultado foi o ensaio 7 que obteve 1,7 x 10 5 células/ml/dia, sendo este valor maior ao obtido no cultivo autotrófico que foi de 6,8 x 10 4 células/ml/dia, no ensaio 3. Entre as variáveis utilizadas, aquelas que exerceram influência significativa na produtividade volumétrica das culturas foram a salinidade e a luminosidade, como pode ser visto no gráfico de efeitos de Pareto, figura 4. O efeito dessas variáveis foi mais significativo quando foi utilizado o nível máximo, no caso água do mar com a salinidade natural de aproximadamente 47 e a luminosidade medida em lux. O bom rendimento da Dunaliella salina no cultivo com a água do mar natural pode ser justificado por se tratar de uma microalga halotolerante de larga escala, capaz de crescer em meios hipersalinos (BEN-AMOTZ, 2004). O fator luz também é de Salvador, Bahia 11 a 16 de julho de

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