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Uso de métodos físicos na otimização da extração lipídica de Haematococccus pluvialis produzida em cultivo mixotrófico visando a obtenção de proteínas e astaxantina da biomassa residual

A microalga Haematococcus pluvialis tem despertado grande interesse pelo seu conteúdo celular, principalmente astaxantina e lipídios, sendo comumente cultivada para produção de biocombustível, contudo, para que essa produção seja sustentável faz-se necessário o uso de métodos de extração lipídica ef...

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Main Author: MORAES, Laenne Barbara Silva de
Other Authors: BEZERRA, Ranilson de Souza
Format: masterThesis
Language: por
Published: Universidade Federal de Pernambuco 2019
Subjects:
Algas
Lipídios
Proteínas
Online Access: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/34383
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spelling ir-123456789-343832019-10-10T05:09:21Z Uso de métodos físicos na otimização da extração lipídica de Haematococccus pluvialis produzida em cultivo mixotrófico visando a obtenção de proteínas e astaxantina da biomassa residual MORAES, Laenne Barbara Silva de BEZERRA, Ranilson de Souza DANTAS, Danielli Matias de Macêdo GÁLVEZ, Alfredo Olivera http://lattes.cnpq.br/1483699193923171 http://lattes.cnpq.br/2205151409139871 http://lattes.cnpq.br/3422902414863662 http://lattes.cnpq.br/7002327312102794 Algas Lipídios Proteínas A microalga Haematococcus pluvialis tem despertado grande interesse pelo seu conteúdo celular, principalmente astaxantina e lipídios, sendo comumente cultivada para produção de biocombustível, contudo, para que essa produção seja sustentável faz-se necessário o uso de métodos de extração lipídica eficientes e o aproveitamento da biomassa residual. O presente estudo tem como objetivo avaliar métodos de pré-tratamento para a extração de lipídios e analisar a biomassa residual da microalga H. pluvialis. A microalga foi cultivada em sistema mixotrófico e semi-contínuo, sendo inoculadas a 10% do volume, partindo de tubos de ensaio de 40 mL até volumes de 20L, tendo seu crescimento acompanhado através de microscópio óptico, coletando-se a biomassa na fase de macrozoóide (vegetativa) e aplanósporo (cística). Essas amostras foram centrifugadas (3500 g por 15 minutos) e liofilizadas, sendo determinada a produtividade em biomassa seca e submetidas à extração lipídica. A extração ocorreu por método químico, utilizando como solvente o clorofórmio:metanol, e teve como métodos de pré-tratamento: biomassa com clorofórmio:metanol sob ultrassom (BCMU), biomassa com clorofórmio:metanol sob radiação γ (BCMR) e biomassa seca sob radiação γ (BSR); nas fases vegetativa e cística do ciclo de vida, em triplicata. Após extração lipídica, a biomassa residual foi seca e submetida às análises quantitativas de proteínas, nas fases vegetativa e cística, e astaxantina, apenas na fase cística, todos em triplicata. A produtividade em biomassa seca foi de 0,135 ± 0,07 g L⁻¹ na fase vegetativa e de 0,317±0,04 g L⁻¹ na cística. O conteúdo lipídico total foi maior na fase vegetativa (P<0,05), sendo em média 0,113 ± 0,02 g e na fase cística 0,076 ± 0,02 g, com rendimento médio de 16% e 11% do peso seco, respectivamente, sendo o método BCMR o de maior rendimento, nas duas fases. Quanto à concentração de astaxantina na biomassa residual da fase cística, observou-se sua preservação ao utilizar o método BSR (76,2 ± 11,5 mg L⁻¹), sendo semelhante à biomassa bruta (79,0 ± 6,8 mg L⁻¹), enquanto a biomassa residual dos demais métodos apresentou baixa concentração de astaxantina (BCMU: 10,07 ± 2,0 e BCMR: 10,3 ± 2,3). Já o conteúdo proteico foi em média de 44,26 ± 2,29% do peso seco para a fase vegetativa e 19,9 ± 2,17% para a cística, não diferenciando significativamente (P>0,05) para a biomassa residual, proveniente da extração lipídica com os diferentes métodos de pré-tratamento, e a biomassa bruta. Portanto, o método de extração lipídica com irradiação gama foi eficiente para as células vegetativas de H. pluvialis, principalmente em biomassa com clorofórmio:metanol (BCMR); contudo, considerando a preservação da astaxantina na biomassa residual, constatou-se como melhor método a irradiação gama em biomassa seca (BSR). Ademais, foi possível atestar que independente do método de extração lipídica, a biomassa residual apresentou-se como excelente fonte proteica, nas duas fases do ciclo de vida. Este é o primeiro estudo a utilizar radiação gama como método de pré-tratamento de biomassa algal para extração lipídica. FACEPE The microalgae Haematococcus pluvialis has aroused great interest in its cellular content, mainly astaxanthin and lipids, and is commonly cultivated for the production of biofuel. However, for this production to be sustainable, it is necessary to use efficient lipid extraction methods and the use of residual biomass. The present study aims to evaluate pretreatment methods for the extraction of lipids and to analyze the residual biomass of the microalgae H. pluvialis. The microalgae was cultivated in a mixotrophic and semi-continuous system, being inoculated to 10% of the volume, starting from 40 mL test tubes to 20L volumes, and its growth was monitored through an optical microscope, collecting the biomass in the macrozooide phase (vegetative) and aplanospore (cystic) phase. These samples were centrifuged (3500 g for 15 minutes) and lyophilized, being determined the productivity in dry biomass and submitted to lipid extraction. The extraction was by chemical method, using chloroform:methanol as solvent, and had pre-treatment methods: biomass with chloroform:methanol under ultrasound (BCMU), biomass with chloroform:methanol under γ-radiation (BCMR) and dry biomass under γ-radiation (BSR); in the vegetative and cystic phases of the life cycle, in triplicate. After lipid extraction, the residual biomass was dried and submitted to quantitative analysis of proteins, in the vegetative and cystic phases, and astaxanthin, only in the cystic phase, all in triplicate. The dry biomass yield was 0.135 ± 0.07 g L ⁻¹ in the vegetative phase and 0.317 ± 0.04 g L ⁻¹ in the cystic. The total lipid content was higher in the vegetative phase (P <0.05), with a mean of 0.113 ± 0.02 g and in the cystic phase 0.076 ± 0.02 g, with a mean yield of 16% and 11% of the dry weight, respectively, with the BCMR method being the one with the highest yield in both phases. Regarding the astaxanthin concentration in the residual biomass of the cystic phase, it was observed its preservation using the BSR method (76.2 ± 11.5 mg L-1), similar to the crude biomass (79.0 ± 6.8 mg L-1), while the residual biomass of the other methods presented low astaxanthin concentration (BCMU: 10.07 ± 2.0 and BCMR: 10.3 ± 2.3). The protein content was, on average, 44.26 ± 2.29% of the dry weight for the vegetative phase and 19.9 ± 2.17% for the cystic, not significantly different (P> 0.05) for the residual biomass, from the lipid extraction with the different pretreatment methods, and the crude biomass. Therefore, the lipid extraction method with gamma irradiation was efficient for the vegetative cells of H. pluvialis, mainly in biomass with chloroform:methanol (BCMR). However, considering the preservation of astaxanthin in the residual biomass, gamma irradiation in dry biomass (BSR) was the best method. In addition, it was possible to attest that independent of the lipid extraction method, the residual biomass presented as an excellent protein source, in the two phases of the life cycle. This is the first study to use gamma radiation as an algal biomass pretreatment method for lipid extraction. 2019-10-09T18:46:42Z 2019-10-09T18:46:42Z 2019-02-25 masterThesis https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/34383 por openAccess Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ application/pdf Universidade Federal de Pernambuco UFPE Brasil Programa de Pos Graduacao em Ciencias Biologicas
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MORAES, Laenne Barbara Silva de
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description A microalga Haematococcus pluvialis tem despertado grande interesse pelo seu conteúdo celular, principalmente astaxantina e lipídios, sendo comumente cultivada para produção de biocombustível, contudo, para que essa produção seja sustentável faz-se necessário o uso de métodos de extração lipídica eficientes e o aproveitamento da biomassa residual. O presente estudo tem como objetivo avaliar métodos de pré-tratamento para a extração de lipídios e analisar a biomassa residual da microalga H. pluvialis. A microalga foi cultivada em sistema mixotrófico e semi-contínuo, sendo inoculadas a 10% do volume, partindo de tubos de ensaio de 40 mL até volumes de 20L, tendo seu crescimento acompanhado através de microscópio óptico, coletando-se a biomassa na fase de macrozoóide (vegetativa) e aplanósporo (cística). Essas amostras foram centrifugadas (3500 g por 15 minutos) e liofilizadas, sendo determinada a produtividade em biomassa seca e submetidas à extração lipídica. A extração ocorreu por método químico, utilizando como solvente o clorofórmio:metanol, e teve como métodos de pré-tratamento: biomassa com clorofórmio:metanol sob ultrassom (BCMU), biomassa com clorofórmio:metanol sob radiação γ (BCMR) e biomassa seca sob radiação γ (BSR); nas fases vegetativa e cística do ciclo de vida, em triplicata. Após extração lipídica, a biomassa residual foi seca e submetida às análises quantitativas de proteínas, nas fases vegetativa e cística, e astaxantina, apenas na fase cística, todos em triplicata. A produtividade em biomassa seca foi de 0,135 ± 0,07 g L⁻¹ na fase vegetativa e de 0,317±0,04 g L⁻¹ na cística. O conteúdo lipídico total foi maior na fase vegetativa (P<0,05), sendo em média 0,113 ± 0,02 g e na fase cística 0,076 ± 0,02 g, com rendimento médio de 16% e 11% do peso seco, respectivamente, sendo o método BCMR o de maior rendimento, nas duas fases. Quanto à concentração de astaxantina na biomassa residual da fase cística, observou-se sua preservação ao utilizar o método BSR (76,2 ± 11,5 mg L⁻¹), sendo semelhante à biomassa bruta (79,0 ± 6,8 mg L⁻¹), enquanto a biomassa residual dos demais métodos apresentou baixa concentração de astaxantina (BCMU: 10,07 ± 2,0 e BCMR: 10,3 ± 2,3). Já o conteúdo proteico foi em média de 44,26 ± 2,29% do peso seco para a fase vegetativa e 19,9 ± 2,17% para a cística, não diferenciando significativamente (P>0,05) para a biomassa residual, proveniente da extração lipídica com os diferentes métodos de pré-tratamento, e a biomassa bruta. Portanto, o método de extração lipídica com irradiação gama foi eficiente para as células vegetativas de H. pluvialis, principalmente em biomassa com clorofórmio:metanol (BCMR); contudo, considerando a preservação da astaxantina na biomassa residual, constatou-se como melhor método a irradiação gama em biomassa seca (BSR). Ademais, foi possível atestar que independente do método de extração lipídica, a biomassa residual apresentou-se como excelente fonte proteica, nas duas fases do ciclo de vida. Este é o primeiro estudo a utilizar radiação gama como método de pré-tratamento de biomassa algal para extração lipídica.
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