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.
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 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).
Subject(s)
Chlorophyta/growth & development , Culture Media/analysis , Eichhornia , Fertilizers/analysis , Eichhornia/growth & developmentABSTRACT
A laboratory culture of Ankistrodesmus gracilis algae was evaluated by studying the biology of the species and its chemical composition in a traditional medium (CHU12) and in two alternative culture media, NPK (20-5-20) and macrophyte (Eichhornia crassipes) + NPK, in three different types of recipients (fiberglass, carboy and plastic bag). First peak in the growth curve of Ankistrodesmus gracilis occurred on the ninth day in macrophyte + NPK medium (74.16 x 105 cells mL-1) in a fiberglass recipient. However, highest density (p < 0.01) was reported in medium CHU12 (122.87 x 105 cells mL-1) in a plastic bag on the twelfth day. Cell density was over 70 x 105 cells mL-1 starting on the twelfth day. Growth rate of A. gracilis was similar (p > 0.05) in culture media in the three recipients. Protein and fiber were similar (p > 0.05) in the treatments, but lipids were higher (p < 0.05) in NPK. Nitrate, ammonia, total phosphorus and orthophosphate contents were over 1 mg L-1 in NPK (p < 0.01). Results show that alternative media, such as NPK and macrophyte + NPK, are possible for large-scale culture of A. gracilis cultured in three types of recipients. Costs are low, occupying less space when cultured in plastic bags and in the laboratory.
O objetivo do estudo foi avaliar os aspectos biológicos e a composição química da alga Ankistrodesmus gracilis em laboratório utilizando um meio tradicional (CHU12) e dois meios alternativos, NPK (20-5-20) e macrófita (Eichhornia crassipes) + NPK em três diferentes tipos de recipientes (cuba de fibra de vidro translúcido, garrafões e saco plástico). O primeiro pico de densidade celular de Ankistrodesmus gracilis ocorreu no nono dia da curva de crescimento em meio macrófita+NPK (74,16 x 105 células mL-1) no recipiente de fibra de vidro, porém a maior densidade (p < 0,01) foi observada no meio CHU12 (122,87 x 105 células mL-1) em saco plástico no décimo segundo dia, a partir do qual a densidade celular permaneceu acima de 70 x 105 células mL-1. A taxa de crescimento de A. gracilis foi similar (p > 0,05) nos três recipientes e meios de cultivo. Os teores de proteína e fibra foram similares (p > 0,05) nos tratamentos utilizados, já os de lipídios foram mais elevados (p < 0,05) no meio NPK. Os teores médios de nitrato, amônia, fósforo total e ortofosfato estiveram acima de 1 mg L-1 no meio NPK (p < 0,01). Os resultados obtidos neste estudo indicam a possibilidade do uso de meios alternativos como o NPK e macrophyte +NPK para o cultivo de A. gracilis em larga escala cultivados nos três tipos de recipientes, porém, em saco plástico o custo é baixo e ocupa menos espaço em cultivo de laboratório.
Subject(s)
Biochemistry , Macrophytes , ChlorophytaABSTRACT
Large-scale lab culture of Ankistrodesmus gracilis and Diaphanososma birgei were evaluated by studying the biology and biochemical composition of the species and production costs. Ankistrodesmus gracilis presented exponential growth until the 6th day, with approximately 144 x 10(4) cells.mL-1, followed by a sharp decrease to 90 x 10(4) cells.mL-1 (8th day). Algae cells tended to increase again from the 11th day and reached a maximum of 135 x 10(4) cells.mL-1 on the 17th day. D. birgei culture showed exponential growth until the 9th day with 140 x 10² individuals.L-1, and increased again as from the 12th day. Algae A. gracilis and zooplankton D. birgei contain 47 to 70 percent dry weight protein and over 5 percent dry weight carbohydrates. The most expensive items in the context of variable costs were labor and electricity. Data suggested that temperature, nutrients, light availability and culture management were determining factors on productivity. Results indicate that NPK (20-5-20) may be used directly as a good alternative for mass cultivation when low costs are taken into account, promoting adequate growth and nutritional value for cultured A. gracilis and D. birgei.
O objetivo deste trabalho foi avaliar o cultivo em larga escala de Ankistrodesmus gracilis e Diaphanososma birgei em laboratório através do estudo da biologia das espécies, composição bioquímica e custo operacional de produção. A. gracilis apresentou um crescimento exponencial até o sexto dia, ao redor de 144 x 10(4) células mL-1. Logo em seguida, sofreu um brusco decréscimo apresentando 90 x 10(4) células mL-1 (oitavo dia). A partir do décimo primeiro dia, as células algais tenderam a crescer novamente, apresentando um máximo de 135 x 10(4) células mL-1 no 17º dia. No cultivo de D. birgei, foi observado o primeiro pico de crescimento no nono dia com 140 x 10² indivíduos L-1, aumentando novamente a partir do décimo segundo dia. A alga clorofícea A. gracilis e o zooplâncton D. birgei possuem aproximadamente 50 e 70 por cento de proteína (PS), respectivamente, com teor de carboidrato acima de 5 por cento. A eletricidade e mão de obra foram os itens mais dispendiosos e, de acordo com os dados obtidos, a temperatura, nutrientes, disponibilidade de luz e manejo do cultivo, foram fatores determinantes sobre a produtividade. Os resultados indicam que o meio NPK (20-5-20) pode ser utilizado diretamente como uma alternativa de cultivo em larga escala, considerando o baixo custo de produção, promovendo adequado crescimento e valor nutricional para A. gracilis e D. birgei.
Subject(s)
Animals , Chlorophyta/growth & development , Culture Media , Cladocera/growth & development , Chlorophyta/chemistry , Cladocera/chemistry , Culture Media/economics , Laboratories/economics , Nutritive Value , Population Growth , Time FactorsABSTRACT
The objective of the present work was to investigate the influence of four diets on population growth, development, total length, dry weight, and nutritional value of two zooplanktonic species, Moina micrura and Diaphanosoma birgei. The four dietary treatments were: algae alone (A); algae + vitamins (AV); algae + ration (AR); and algae + ration + vitamins (ARV). Growth rate peak for both species occurred faster with AV treatment. In general, AV treatment for M. micrura showed better results for intrinsic rate, fecundity, and embryonic and post-embryonic development. On the other hand, longevity and total spawning number were better with AR treatment (p 0.05). Vitamin and ration treatments produced the best results in D. birgei species (p 0.05). The highest percentage of protein and lipids for both cladocerans was verified for ration treatments. Carbohydrate was higher for the treatment containing algae alone (p 0.05). Generally, diets containing ration and vitamin showed better results in cladocerans development, with water quality adequate for culture systems. Ration and vitamin diets may also be used in high-density cultures in the laboratory.
O objetivo do presente trabalho foi testar a influência de quatro dietas alimentares sobre o crescimento populacional, desenvolvimento, comprimento total, peso seco e valor nutricional de duas espécies zooplanctônicas, Moina micrura and Diaphanosoma birgei, com os seguintes tratamentos alimentares: somente alga (A), alga + vitaminas (AV), alga + ração (AR) e alga + ração + vitaminas (ARV). O pico de crescimento para as duas espécies estudadas ocorreu mais rápido no tratamento AV. Em geral, o tratamento AV para M. micrura mostrou melhores resultados para taxa intrínseca, fecundidade, desenvolvimento embrionário e pós-embrionário. Já a longevidade e número total de desovas apresentaram melhores resultados no tratamento AR (p 0,05). Para D. birgei, os melhores resultados foram obtidos nos tratamentos contendo ração e vitamina (p 0,05). A maior porcentagem de proteínas e lipídeos para os dois cladóceros ocorreu nos tratamentos contendo ração, já o carboidrato foi maior no tratamento contendo somente alga (p 0,05). Em geral, as dietas contendo ração e vitamina apresentaram os melhores resultados para o desenvolvimento dos cladóceros, com qualidade de água adequada para cultivo, podendo ser utilizadas em culturas com altas concentrações em laboratório.