RESUMEN
Resumen En este estudio evaluamos las microalgas Chlorella vulgaris y Demodesmus asymmetricus, con el fin de determinar la proporción de microalgas que remueven la mayor concentración de nitrógeno y fósforo en aguas residuales de una planta de tratamiento. Se realizó un diseño de mezclas de las microalgas con el agua residual durante 9 días, con fotoperiodo 12:12 h, en un invernadero. Las mayores eficiencias de remoción de nitrógeno (principalmente NO3 -N y NO2 -N) y fósforo (PO4 ) se observaron en los tratamientos con mayor proporción de D. asymmetricus, entre ellos sobresalió el tratamiento T3 (25% C. vulgaris / 75% D. asymmetricus) donde se removió el 100% de nitrógeno y 77.1% de fósforo. De igual manera con el oxígeno disuelto (OD), el T3 obtuvo el mejor resultado alcanzando una media de 25.50 ± 0.28 mg/L. Finalmente, de acuerdo con el análisis del diseño de mezclas, se determinó que la mezcla óptima de microalgas que logra la mayor producción de OD y la mayor remoción, fue la proporción de 6% de C. vulgaris y 94% de D. asymmetricus en un tiempo de cultivo de 9 días. En conclusión, las microalgas demuestran su capacidad de biorremediación de aguas residuales domésticas.
Abstract In this work, we evaluated the proportion Chlorella vulgaris and Demodesmus asymmetricus microalgae, that removes the highest concentration of nitrogen and phosphorus in wastewater from a treatment plant. A mixture design was employed in this study, for 9 days, with 12:12 h photoperiod, in a greenhouse. The highest nitrogen removal efficiencies (mainly NO3 -N and NO2 -N) and phosphorus (PO4 ) were observed in treatments with the highest proportion of D. asymmetricus, including T3 (25% C. vulgaris / 75 % D. asymmetricus), where 100.0% nitrogen and 77.1% phosphorus were removed. Likewise, T3 obtained the best result of dissolved oxygen (DO), achieving average of 25.50 ± 0.28 mg/L. Finally, according to the analysis of the mixture design, the optimal microalgae mixture was determinated that achieves the highest DO production, and the highest removal was the proportion of 6% of C. vulgaris and 94% of D. asymmetricus in 9 days cultivation time. In conclusion, microalgae have shown their capacity for bioremediation of domestic wastewater, which is an alternative to consider.
RESUMEN
Resumen Los lípidos polares de las microalgas sor de gran interés debido a su aplicación como ingredientes naturales novedosos para las industrias cosmética, nutricional y farmacéutica. Por ello, el presente trabajo buscó determinar el efecto de los principales factores en la extracción e identificación de los lípidos polares de las microalgas Nannochloropsis oceanica y Desmodesmus asymmetricus, mediante el diseño de superficie de respuesta de Box-Behnken y el diseño factorial completo, respectivamente. Estas cepas del Banco de Germoplasma de Organismos Acuáticos (BGOA - IMARPE) fueron cultivadas en un invernadero, en biorreactores de 30 litros, centrifugadas y liofilizadas. Los lípidos fueron extraídos con cloroformo-metanol, fraccionados y analizados con un espectrómetro de masas Waters Xevo G2-XS QTOF. La maximización de la extracción de los lípidos totales determinó un valor óptimo de la relación masa-solvente de 25mg/3 mL, una proporción 1:1 de cloroformo-metanol, aproximadamente, y un tiempo del baño de ultrasonido entre 10 y 30 min. Los principales lípidos polares identificados para N. oceanica fueron lisofosfatidilcolina (LPC), diacilgliceril-N,N,N-trimetilhomoserina (DGTS), digalactosil diacilglicerol (DGDG) y monogalactosil diacilglicerol (MGDG) y para D. asymmetricus fueron sulfoquinovosil diacilglicerol (SQDG), LDGTS, DGTS, DGDG y MGDG.
Abstract The microalgae polar lipids are of great interest due to their application as novel natural ingredients for the cosmetic, nutritional, and pharmaceutical industry. For this reason, the present work sought to determine the effect of the main factors in the extraction and identification of polar lipids from the microalgae Nannochloropsis oceanica and Desmodesmus asymmetricus, using Box-Behnken response surface methodology design and full factorial design, respectively. These strains from the Germplasm Bank of Aquatic Organisms (BGOA - IMARPE) were grown in a greenhouse, in 30 L bioreactors, centrifuged and lyophilized. The lipids were extracted with chloroform-methanol, fractionated and analyzed with the Waters Xevo G2-XS QTOF mass spectrometer. The maximization of total lipid extraction determined an optimal value of the mass-solvent ratio of 25 mg / 3 mL, an approximate ratio of chloroform-methanol 1:1 and an ultrasound bath time between 10 and 30 min. The main polar lipids identified for the N. oceanica microalgae were lysophophatidylcholine (LPC), diacylglyceryl-N,N,N-trimethylhomoserine (DGTS), digalactosyldiacylglycerol (DGDG), and monogalactosyldiacylglycerol (MGDG) and for D. asymmetricus were sulfoquinovosyl diacylglycerol (SQDG), LDGTS, DGTS, DGDG, and MGDG.
Resumo Os lipídios polares das microalgas possuem grande interesse em sua aplicação como novos ingredientes naturais na indústria cosmética, nutricional e farmacêutica. A presente pesquisa procura determinar o efeito dos principais fatores na extração e identificação dos lipídios polares das microalgas Nannochloropsis oceanica e Desmodesmus asymmetricus, por meio do um experimento de Box-Behnken e um experimento fatorial completo, respectivamente. As cepas do Banco do Germoplasma do Organismos Aquáticos (BGOA - IMARPE), foram cultivadas em casa de vegetação, em biorreatores do 30 L, centrifugadas e liofilizadas. Os lipídios foram extraídos com clorofórmio-metanol, fracionados e analisados com o espectrómetro do massa Waters Xevo G2-XS QTOF. A maximização da extração lipídica determinou um valor ótimo da razão massa-solvente de 25 mg / 3 mL, uma proporção aproximadamente clorofórmio-metanol de 1:1 e no tempo do banho de ultrassom entre 10 e 30 minutos. Os principais lipídios polares identificados para das microalgas N. oceanica foram lisofosfatidilcolina (LPC), diacilgliceril-N,N,N-trimetil-homoserina (DGTS), digalactosil diacilglicerol (DGDG) e monogalactosil diacilglicerol (MGDG), e para D. asymmetricus foram sulfoquinovosil diacilglicerol (SQDG), LDGTS, DGTS, DGDG e MGDG.