Caracterização morfofisiológica, produção de lipídios e Carotenóides em diferentes condições de cultivo de duas microalgas com potencial biotecnológico

Abstract

As microalgas têm recebido atenção frequente devido a sua alta taxa de crescimento, alta eficiência fotossintética, capacidade de algumas espécies crescerem em diferentes metabolismos energéticos (mixotrófico e heretotrófico) e apresentarem abundância de lipídios e pigmentos. Os microrganismos extremófilos (ex. acidófilos), ganharam interesse devido à sua capacidade de acumular e produzir compostos de alto valor e crescerem em condições especiais, excludentes para eventuais contaminantes. O objetivo deste trabalho é caracterizar a morfologia e a ultraestrutura de Chlamydomanas acidophila, uma cepa isolada da drenagem ácida de minas (DAM) na região de Criciúma/SC e Parachlorella kessleri, isolada de uma estação experimental de tratamento de esgoto localizada na UFSC, nos sistemas fototrófico, mixotrófico e heterotrófico e avaliar o crescimento, produção de lipídios e carotenóides em diferentes condições de cultivo. Esse trabalho está dividido em quatro capítulos. No primeiro capítulo foi realizada uma revisão bibliográfica. No segundo capítulo foi avaliada a influência de quatro meios de cultivo (MAM, BBM, BG-11 e NPK) no crescimento, morfologia e na produção de lipídios e carotenóides das duas cepas. No terceiro e quarto capítulo foram avaliados o crescimento, a morfofisiologia, a ultraestrutura e a produção de lipídios e carotenóides em condições fototrófica, mixotrófica e heterotrófica das duas cepas. Foram utilizadas técnicas de Microscopia de Luz, Confocal, Microscopia Eletrônica de Transmissão, Citometria de Fluxo e Cromatografia (HPLC e CG). O crescimento foi avaliado por contagem celular (câmara de Neubauer) e biomassa seca (método gravimétrico). A partir dos resultados foi possível concluir que: (a) C. acidophila possui um perfil de ácidos graxos adequado para a produção de biocombustíveis; (b) C. acidophila apresentou maior biomassa seca e produção de lipídios no meio MAM; (c) C. acidophila apresentou maior crescimento e produção de lipídios em sistema fototrófico; (d) A glicose e o acetato a 1% não resultaram em qualquer aumento significativo no crescimento e na produção de lipídios de C. acidophila, sendo o acetato tóxico para a cepa nas condições testadas (meio ácido); (e) P. kessleri apresentou maior biomassa seca, produção de lipídios e carotenóides no meio BBM; (f) P. kessleri apresentou crescimento em todos os sistemas de cultivo (fototrófico, mixotrófico e heterotrófico) com maior biomassa seca no sistema mixotrófico com glicose; (g) a maior produção de lipídios foi na condição mixotrófica com acetato (h). A luteína foi o carotenóide mais abundante detectado em todos os tratamentos, com maior produção no sistema mixotrófico com glicose.<br>

Abstract : Frequently, microalgae has received attention because of their high growth rate and photosynthetic efficiency, some species ability to grow in different energy metabolisms (mixotrophic and heretotrophic), and abundant lipids and pigments. Extremophiles microorganisms (eg. Acidophilus) gained interest due to their capacity to accumulate and produce high value compounds besides grow under special conditions, excluding contaminants. The main objective of this work was to characterize morphology and ultrastructure of Chlamydomanas acidophila, an isolated strain of acid mine drainage (AMD). This specie was isolated from the region of Criciúma / SC, and Parachorella kessleri from an experimental sewage treatment station located at UFSC. We have evaluated different culture conditions in phototrophic, mixotrophic and heterotrophic systems, estimating the growth, lipids and carotenoids production. This work was divided into four chapters. In the first chapter a bibliographical review was carried out addressing the topics of the thesis. The second chapter evaluated the influence of four culture media (MAM, BBM, BG-11 and NPK) on growth, morphology, lipid and carotenoid production of the two strains. The third and fourth chapters evaluated the growth, morphophysiology, ultrastructure and the lipids and carotenoids production under phototrophic, mixotrophic and heterotrophic conditions of the strains. We have used Light Microscopy, Confocal, Transmission Electron Microscopy, Flow Cytometry and Chromatography (HPLC and GC) techniques. The growth was evaluated by cell counting (Neubauer hemocytometer), and yield dry biomass (gravimetric method). The results indicate that (A) C. acidophila has a fatty acid profile suitable for the production of biofuels; (B) C. acidophila showed higher dry biomass and lipid production in MAM medium; (C) C. acidophila demonstrated greater growth and production of lipids in the phototrophic system; (D) 1% glucose and acetate did not result in any significant increase in the growth and production of C. acidophila lipids; acetate was toxic to the strain under the conditions tested (acid medium); (E) P. kessleri presented higher dry biomass, production of lipids and carotenoids in BBM medium; (F) P. kessleri obtained growth in all cultivation systems (phototrophic, mixotrophic and heterotrophic) with higher dry biomass in the mixotrophic system with glucose; (G) the mixotrophic condition with acetate showed the highest lipid production (H) Lutein was the most abundant carotenoid detected in all treatments, with higher production in the myxotrophic system with glucose.