Cultivo de Haematococcus pluvialis Flotow (Chlorophyceae) em sistema fototrófico e mixotrófico a base de meio alternativo

Abstract

As microalgas são organismos que apresentam diversificada composição bioquímica e tem atraído interesse de várias áreas comerciais e de pesquisas focadas na obtenção de compostos de alto valor comercial. Algumas espécies são cultivadas em larga escala, como por exemplo a microalga Haematococcus pluvialis, que na aquicultura desempenha papel fundamental como fonte alimentar de organismos aquáticos. O crescimento, desenvolvimento e a composição bioquímica algal são influenciados por diversos fatores como o meio de cultura e as condições de cultivo. Um dos maiores problemas na produção destes microrganismos em larga escala é o elevado custo de produção, principalmente devido as formulações dos meios de cultura. O objetivo deste estudo foi avaliar o desempenho da microalga H. pluvialis cultivada em meios de cultura alternativos com baixo custo de produção comparado ao meio comercial WC, sob duas condições de cultivo: fototrófico e mixotrófico. Em condição fototrófica, a microalga foi cultivada em meio a base de fertilizante inorgânico NPK nas relações (20:5:20, 12:6:12, 10:10:10 e 4:14:8) e em condição mixotrófica foi testado a adição de melaço como fonte orgânica de carbono. Este estudo foi realizado em ambiente com condições controladas em volume de 2 litros. A microalga Haematococcus pluvialis apresentou crescimento e desenvolvimento satisfatório quando cultivada em meio alternativo à base de fertilizante inorgânico sob condição fototrófica. Em relação ao cultivo mixotrófico utilizando melaço de cana-de açúcar como fonte alternativa de glicose, a produção de biomassa é diretamente influenciada pelo meio de cultura adotado. A relação 10:10:10 apresentou elevada densidade celular comparada ao meio comercial WC, sendo a mais indicada para obtenção de alta produtividade. O meio de cultura adotado também influenciou a composição bioquímica desta espécie, sendo obtidos elevados teores de proteína e aminoácidos totais e baixa produção de lipídios, uma vez que, a disponibilidade e consumo de nitrogênio e fósforo no cultivo foi alta. A adição de melaço pode ser uma alternativa econômica na substituição de fontes orgânicas de carbono comumente utilizada em cultivo mixotrófico, podendo estimular o crescimento de H. pluvialis e induzir maior produção de aminoácidos totais, no entanto em meio a base de fertilizante o crescimento da microalga não foi satisfatório evidenciando que o meio de cultura também influencia as condições de cultivo. Comparando os resultados obtidos, para estas condições de cultivo testadas, a microalga Haematococcus pluvialis tem melhor desenvolvimento sob condição fototrófica de cultivo e o uso de meios de cultura utilizando fontes alternativas de nutrientes é uma técnica adequada para reduzir os custos de produção e obter alta produtividade com elevado valor nutricional.

Microalgae are organisms with diversified biochemical composition and are increasingly being focused by several commercial firms and research areas to obtain compounds with high commercial value. Some species, such as the microalga Haematococcus pluvialis, are cultivated on a large scale and have a fundamental role as feed sources of water organisms. Growth, development and biochemical composition of the algae are affected by several factors such as the culture medium and breeding conditions. One of the most important issues in the large scale production of these microorganisms is high production costs especially due to the formulation of culture media. Current paper evaluates the performance of microalga H. pluvialis bred in alternative culture media with low production costs when compared to WC commercial medium under phototrophic and mixotrophic culture conditions. In phototrophic conditions, the microalga was cultivated in a medium based on the inorganic fertilizer NPK at different ratios (20:5:20, 12:6:12, 10:10:10 and 4:14:8), whereas in mixotrophic conditions it was tested by adding sugar cane molasses as the organic source for carbon. Current analysis was performed in a 2-L volume in controlled conditions. The microalga Haematococcus pluvialis grew and developed successfully when cultivated in an alternative medium based on inorganic fertilizers under phototrophic conditions. In the case of mixotrophic culture with sugar cane molasses as an alternative glucose source, biomass production was directly affected by the culture medium used. The ratio 10:10:10 had high cell density when compared to that of WC commercial medium, more appropriate for high productivity. Culture medium also influenced the biochemical composition of the species with high levels of proteins and total amino acids and low production of lipids due to the high availability and intake of nitrogen and phosphorus in the culture. The addition of molasses may be an economical alternative in the substitution of organic sources of carbon commonly used in mixotrophic culture and may stimulate the growth of H. pluvialis and induce higher production of total amino acids. However, the growth of the microalga in a fertilizer-based medium was not satisfactory and revealed that the culture medium also influenced the culture conditions. When results were compared for the conditions of the tested culture, the microalga Haematococcus pluvialis developed better under phototrophic conditions. The use of culture media with alternative nutrient sources was an adequate technique to lower production costs and obtain high productivity with high nutritional rates.