ABSTRACT
Abstract Growth and biological conditions of Messastrum gracile were evaluated to compare the effect of photoautotrophic and mixotrophic cultivation on the increase of biomass production and chemical conditions cultured in macrophyte and commercial culture media. The growth rate (k) of M. gracile was different in the culture media, higher in mixotrophic cultivation for Lemna minor culture medium, whilst to Eichhornia crassipes and NPK culture media were higher in photoautotrophic cultivation. Mean lipid contents in photoautotrophic cultivation were 8.2% biomass dry weight, whereas they reached 19% biomass dry weight in mixotrophic cultivation. Protein contents were below 48% biomass dry weight in photoautotrophic cultivation and 30% biomass dry weight in mixotrophic cultivation. Messastrum gracile cultured in macrophyte culture media (E. crassipes and L. minor) and NPK culture medium provided satisfactory results with regard to lipid and protein contents in mixotrophic and photoautotrophic cultivations, respectively. Lipid and protein contents in alternative media were higher or similar to the CHU12 commercial culture medium.
Resumo O crescimento e as condições biológicas da microalga Messastrum gracile foram avaliados para comparar o efeito do cultivo foto-autotrófico e mixotrófico na produção de biomassa e condições químicas em meios de cultura comercial e de macrófitas. A taxa de crescimento (k) de M. gracile foi diferente entre os meios de cultura, sendo maior no cultivo mixotrófico para o meio Lemna minor, enquanto para os meios Eichhornia crassipes e NPK foram maiores no cultivo foto-autotrófico. Os teores de lipídios no cultivo foto-autotrófico foram de 8,2% da biomassa seca, enquanto que no mixotrófico atingiram 19% da biomassa seca. Os teores de proteína em cultivo foto-autotrófico estiveram abaixo de 48% da biomassa seca e 30% de biomassa seca no cultivo mixotrófico. Messastrum gracile cultivada em meios de cultura de macrófitas (E. crassipes e L. minor) e NPK apresentaram resultados satisfatórios em relação aos teores de lipídeos e proteínas nos cultivos mixotróficos e foto-autotróficos, respectivamente. Os teores lipídicos e proteicos em meios alternativos foram maiores ou semelhantes ao meio comercial CHU12.
Subject(s)
Eichhornia , Microalgae , Chlorophyceae , Biomass , Culture MediaABSTRACT
Abstract Two species of Chlorophyceae, Ankistrodesmus gracilis and Haemotococcus pluvialis, were used to compare and evaluate the effect of sugarcane molasses as a carbon source. Highest cell density in the two microalgae culture media was obtained in commercial culture media (CHU12 and WC). During exponential growth (day 1 to day 10), high cell density in H. pluvialis was detected for E. crassipes culture medium ranging between 0.4 x 105 cells mL-1 and 1.7 x 105 cells mL-1. Culture media were fundamental for growth under mixotrophic cultivation. Sugarcane molasses showed different results for the two microalgae with regard to growth performance, lipid and protein levels. Rates were high for H. pluvialis except lipid at the end of the experiment. In fact, A. gracilis presented almost double the lipid levels. Sugarcane molasses may be an alternative carbon source in laboratory conditions.
Resumo Duas espécies de Chlorophyceae, Ankistrodesmus gracilis e Haemotococcus pluvialis foram utilizadas para comparar o efeito do melaço de cana-de-açúcar como fonte de carbono. Nos dois meios de cultura de microalgas, a maior densidade celular foi obtida em meio de cultura comercial (CHU12 e WC). Durante o crescimento exponencial (1º ao 10º dia), detectou-se alta densidade celular em H. pluvialis para o meio de cultura E. crassipes variando entre 0,4 x 105 células mL-1 e 1,7 x 105 células mL-1. Os meios de cultura foram fundamentais para o crescimento em cultivo mixotrófico. O melaço de cana-de-açúcar apresentou resultados diferentes para as duas microalgas em relação ao crescimento, aos teores de proteína e lipídio foram mais elevados para o cultivo de H. pluvialis, exceto lipídio no final do experimento onde A. gracilis apresentou quase o dobro dos níveis de lipídio. O melaço de cana de açúcar pode ser uma fonte alternativa de carbono em condições de laboratório.
Subject(s)
Saccharum , Microalgae , Molasses , Carbon , ChlorophyceaeABSTRACT
Abstract Current study investigated the effectiveness of different macrophytes as culture media for Ankistrodesmus gracilis in laboratory conditions. Significant difference (p < 0.05) was reported in cell density with regard to conventional culture medium (CHU12) and macrophytes culture media. Mean cell density in NPK, Eichhornia crassipes and E. azurea media was higher (p < 0.05) than in conventional culture medium. Chlorophyll-a was higher than 1 g.L-1, except in CHU12 (0.7 ± 0.4 g.L-1) and T. domingensis (0.8 ± 0.3 g.L-1) media. Nitrate decreased sharply as from the 7th-day of the experiment. Ammonium and total phosphorus were highest in culture media and ranged between 0.4 g.L-1 (P. cordata medium) and 1.7 g.L-1 (CHU12 medium) for ammonium, and between 0.8 g.L-1 (CHU12 medium) and 1.9 g.L-1 (T. domingensis medium) for total phosphorus. Results revealed inorganic fertilizer and macrophytes combined with vitamins may be effective as culture media and strongly supports the growth of Ankistrodesmus gracilis, since cell density and biochemical composition are similar to or higher than conventional culture medium (CHU12). Macrophyte is a tool for aquaculture since biological wastes may be used with nutrients to improve the cultivation of microalgae.
Resumo O presente estudo investigou a eficácia na utilização de diferentes macrófitas como meio de cultura para Ankistrodesmus gracilis em condições laboratoriais. Foi observada diferença significativa (p < 0,05) entre a densidade celular em relação aos meios de cultura convencional (CHU12) e de macrófitas. Os meios de cultura com Eichhornia crassipes, E. azurea e NPK apresentaram densidade celular maiores (p < 0,05) que o meio de cultura convencional. Os teores de clorofila-a foram superiores a 1 g.L-1, exceto nos meios de cultura CHU12 (0.7 ± 0.4 g.L-1) e de T. domingensis (0.7 ± 0.3 g.L-1). O nitrato diminuiu acentuadamente a partir do 7º dia de experimento. Dentre os nutrientes, amônia e o fósforo total foram os mais elevados nos meios de cultura, variando entre 0.4 g.L-1 (meio de P. cordata) a 1,7 g.L-1 (meio CHU12) para amônia e, entre 0.8 g.L-1 (meio CHU12) e 1,9 gL-1 (meio de T. domingensis) para o fósforo total. Os resultados do presente estudo mostraram que o uso de fertilizantes inorgânicos e macrófitas, combinados com vitaminas, pode ser eficaz como meio de cultura no crescimento de Ankistrodesmus gracilis, uma vez que a densidade celular e a composição bioquímica foram semelhantes ou superiores ao meio de cultura convencional (CHU12). As macrófitas são ferramentas a serem adotadas na aquicultura, desde que os resíduos biológicos podem ser usados como nutrientes para melhorar o cultivo de microalgas.
Subject(s)
Aquaculture , Culture Media/chemistry , Chlorophyta/growth & development , Microalgae/growth & development , Wastewater/chemistry , Phosphorus , Brazil , Chlorophyll/analogs & derivatives , Chlorophyta/chemistry , Microalgae/chemistry , Fertilizers , Wastewater/analysis , Chlorophyll A , Nitrates , Nutritive ValueABSTRACT
Abstract Current study investigated the effectiveness of different macrophytes as culture media for Ankistrodesmus gracilis in laboratory conditions. Significant difference (p 0.05) was reported in cell density with regard to conventional culture medium (CHU12) and macrophytes culture media. Mean cell density in NPK, Eichhornia crassipes and E. azurea media was higher (p 0.05) than in conventional culture medium. Chlorophyll-a was higher than 1 g.L-1, except in CHU12 (0.7 ± 0.4 g.L-1) and T. domingensis (0.8 ± 0.3 g.L-1) media. Nitrate decreased sharply as from the 7th-day of the experiment. Ammonium and total phosphorus were highest in culture media and ranged between 0.4 g.L-1 (P. cordata medium) and 1.7 g.L-1 (CHU12 medium) for ammonium, and between 0.8 g.L-1 (CHU12 medium) and 1.9 g.L-1 (T. domingensis medium) for total phosphorus. Results revealed inorganic fertilizer and macrophytes combined with vitamins may be effective as culture media and strongly supports the growth of Ankistrodesmus gracilis, since cell density and biochemical composition are similar to or higher than conventional culture medium (CHU12). Macrophyte is a tool for aquaculture since biological wastes may be used with nutrients to improve the cultivation of microalgae.
Resumo O presente estudo investigou a eficácia na utilização de diferentes macrófitas como meio de cultura para Ankistrodesmus gracilis em condições laboratoriais. Foi observada diferença significativa (p 0,05) entre a densidade celular em relação aos meios de cultura convencional (CHU12) e de macrófitas. Os meios de cultura com Eichhornia crassipes, E. azurea e NPK apresentaram densidade celular maiores (p 0,05) que o meio de cultura convencional. Os teores de clorofila-a foram superiores a 1 g.L-1, exceto nos meios de cultura CHU12 (0.7 ± 0.4 g.L-1) e de T. domingensis (0.7 ± 0.3 g.L-1). O nitrato diminuiu acentuadamente a partir do 7º dia de experimento. Dentre os nutrientes, amônia e o fósforo total foram os mais elevados nos meios de cultura, variando entre 0.4 g.L-1 (meio de P. cordata) a 1,7 g.L-1 (meio CHU12) para amônia e, entre 0.8 g.L-1 (meio CHU12) e 1,9 gL-1 (meio de T. domingensis) para o fósforo total. Os resultados do presente estudo mostraram que o uso de fertilizantes inorgânicos e macrófitas, combinados com vitaminas, pode ser eficaz como meio de cultura no crescimento de Ankistrodesmus gracilis, uma vez que a densidade celular e a composição bioquímica foram semelhantes ou superiores ao meio de cultura convencional (CHU12). As macrófitas são ferramentas a serem adotadas na aquicultura, desde que os resíduos biológicos podem ser usados como nutrientes para melhorar o cultivo de microalgas.
ABSTRACT
Abstract Two species of Chlorophyceae, Ankistrodesmus gracilis and Haemotococcus pluvialis, were used to compare and evaluate the effect of sugarcane molasses as a carbon source. Highest cell density in the two microalgae culture media was obtained in commercial culture media (CHU12 and WC). During exponential growth (day 1 to day 10), high cell density in H. pluvialis was detected for E. crassipes culture medium ranging between 0.4 x 105 cells mL-1 and 1.7 x 105 cells mL-1. Culture media were fundamental for growth under mixotrophic cultivation. Sugarcane molasses showed different results for the two microalgae with regard to growth performance, lipid and protein levels. Rates were high for H. pluvialis except lipid at the end of the experiment. In fact, A. gracilis presented almost double the lipid levels. Sugarcane molasses may be an alternative carbon source in laboratory conditions.
Resumo Duas espécies de Chlorophyceae, Ankistrodesmus gracilis e Haemotococcus pluvialis foram utilizadas para comparar o efeito do melaço de cana-de-açúcar como fonte de carbono. Nos dois meios de cultura de microalgas, a maior densidade celular foi obtida em meio de cultura comercial (CHU12 e WC). Durante o crescimento exponencial (1º ao 10º dia), detectou-se alta densidade celular em H. pluvialis para o meio de cultura E. crassipes variando entre 0,4 x 105 células mL-1 e 1,7 x 105 células mL-1. Os meios de cultura foram fundamentais para o crescimento em cultivo mixotrófico. O melaço de cana-de-açúcar apresentou resultados diferentes para as duas microalgas em relação ao crescimento, aos teores de proteína e lipídio foram mais elevados para o cultivo de H. pluvialis, exceto lipídio no final do experimento onde A. gracilis apresentou quase o dobro dos níveis de lipídio. O melaço de cana de açúcar pode ser uma fonte alternativa de carbono em condições de laboratório.
ABSTRACT
Abstract Growth and biological conditions of Messastrum gracile were evaluated to compare the effect of photoautotrophic and mixotrophic cultivation on the increase of biomass production and chemical conditions cultured in macrophyte and commercial culture media. The growth rate (k) of M. gracile was different in the culture media, higher in mixotrophic cultivation for Lemna minor culture medium, whilst to Eichhornia crassipes and NPK culture media were higher in photoautotrophic cultivation. Mean lipid contents in photoautotrophic cultivation were 8.2% biomass dry weight, whereas they reached 19% biomass dry weight in mixotrophic cultivation. Protein contents were below 48% biomass dry weight in photoautotrophic cultivation and 30% biomass dry weight in mixotrophic cultivation. Messastrum gracile cultured in macrophyte culture media (E. crassipes and L. minor) and NPK culture medium provided satisfactory results with regard to lipid and protein contents in mixotrophic and photoautotrophic cultivations, respectively. Lipid and protein contents in alternative media were higher or similar to the CHU12 commercial culture medium.
Resumo O crescimento e as condições biológicas da microalga Messastrum gracile foram avaliados para comparar o efeito do cultivo foto-autotrófico e mixotrófico na produção de biomassa e condições químicas em meios de cultura comercial e de macrófitas. A taxa de crescimento (k) de M. gracile foi diferente entre os meios de cultura, sendo maior no cultivo mixotrófico para o meio Lemna minor, enquanto para os meios Eichhornia crassipes e NPK foram maiores no cultivo foto-autotrófico. Os teores de lipídios no cultivo foto-autotrófico foram de 8,2% da biomassa seca, enquanto que no mixotrófico atingiram 19% da biomassa seca. Os teores de proteína em cultivo foto-autotrófico estiveram abaixo de 48% da biomassa seca e 30% de biomassa seca no cultivo mixotrófico. Messastrum gracile cultivada em meios de cultura de macrófitas (E. crassipes e L. minor) e NPK apresentaram resultados satisfatórios em relação aos teores de lipídeos e proteínas nos cultivos mixotróficos e foto-autotróficos, respectivamente. Os teores lipídicos e proteicos em meios alternativos foram maiores ou semelhantes ao meio comercial CHU12.
ABSTRACT
Abstract Current study investigates the effect of two alternative media NPK (20-5-20) fertilizer and NPK plus macrophyte (M+NPK) compared to the commercial medium (WC) under growth rate and physiological parameters in batch culture mode (2-L), and verifies whether the use of fertilizer (NPK) and macrophyte (Eichhornia crassipes) would be a good tool for Haematococcus pluvialis culture in the laboratory. The highest number of cells of H. pluvialis has been reported in NPK medium (5.4 × 105cells.mL–1) on the 28th day, and in the M+NPK and WC media (4.1 × 105 cells.mL–1 and 2.1 × 105 cells.mL–1) on the 26th day, respectively. Chlorophyll-a contents were significantly higher (p<0.05) in NPK medium (41-102 µg.L–1) and lower in WC and M+NPK media (14-61 µg.L–1). The astaxanthin content was less than 0.04 mg.L–1. Production cost of 10-L of H. pluvialis was low in all media, and NPK and M+NPK media had a cost reduction of 65% and 82%, respectively when compared with commercial medium (WC). The use of a medium based on commercial fertilizer and macrophyte (E. crassipes) produced a new medium formulation that proved to be efficient, at least in batch culture mode, in promoting high density culture of H. pluvialis. NPK and macrophyte (E. crassipes) medium seems to be an adequate alternative to replace the conventional one (WC).
Resumo O presente estudo investigou o efeito de dois meios alternativos, NPK (20-5-20) e NPK mais macrófita (M+NPK), em relação ao meio comercial (WC) para avaliar a taxa de crescimento e parâmetros fisiológicos em cultivo estático (2-L), a fim de verificar se o fertilizante (NPK) e a macrófita (Eichhornia crassipes) podem ser utilizados no cultivo de Haematococcus pluvialis em laboratório. O maior número de células de H. pluvialis foi observado no meio NPK (5,4 × 105 células.mL–1) no vigésimo oitavo dia, e nos meios M+NPK e WC foi de 4,1 × 105 células.mL–1 e 2,1 × 105.celulas.mL–1 no vigésimo sexto dia, respectivamente. Os teores de clorofila-a foram significativamente maiores (p<0,05) em meio NPK (41-102 g.L–1) quando comparado aos meios WC e M+NPK (14-61 g.L–1). O teor de astaxantina foi menor que 0,04 mg.L–1. O custo de produção de 10-L de H. pluvialis foi baixo em todos os meios sendo que os meios NPK e M+NPK apresentaram uma redução de custos de 65% e 82%, respectivamente, quando comparados ao meio comercial. O meio contendo fertilizante e o de macrófita (E. crassipes) obtiveram resultados eficientes em cultivo estático, com alta densidade celular de H. pluvialis. O meio NPK e o de macrófita (E. crassipes) demonstraram ser uma alternativa adequada para substituir o meio comercial (WC).