Producción de biomasa y proteínas de Chlorella vulgaris Beyerinck (Chlorellales: Chlorellaceae) a través del diseño de medios de cultivo selectivos

Publicado
2017-08-31
Sección
Acuicultura y pesca
  • Ángel Darío González-Delgado
  • Andrés Fernando Barajas-Solano
  • Ana María Ardila-Álvarez

Resumen

En los últimos años se ha vuelto cada vez más frecuente el uso de medios de cultivo basados en fuentes de fósforo, nitrógeno y microelementos como alternativa a los medios tradicionales. Por lo tanto, en este trabajo se diseñaron dos medios de cultivo mixotróficos con diferentes concentraciones de nitrato de sodio, fosfato de potasio, acetato de sodio y carbonato de amonio (estos últimos como fuente de carbono), a fin de evaluar la producción de biomasa y proteínas a partir de la microalga Chlorella vulgaris. Se realizaron diagramas de Pareto y superficies de respuesta a fin de conocer la influencia de las variables de estudio sobre la producción de proteínas. Los resultados mostraron que las mayores producciones de biomasa (3,72 para el cultivo con acetato y 2,17 g/L para el cultivo con carbonato) están directamente relacionadas con el nitrato de sodio (1,96 mM) y el fosfato de potasio (2,11 mM). Además, los máximos porcentajes de proteínas obtenidos fueron 60 % y 34 % para los cultivos con acetato y carbonato, respectivamente, ambos con 2,94 mM de nitrato de sodio. Finalmente, con base en el diagrama de Pareto obtenido, se encontró que para el medio de cultivo con acetato no existieron variables significativas que influyeran sobre la producción de proteínas, mientras que, en el medio de cultivo con carbonato, el nitrato de sodio y el fosfato de potasio influyeron significativamente en la producción de este metabolito.

Descargas

La descarga de datos todavía no está disponible.

Biografía del autor

Ángel Darío González-Delgado

Docente de planta, Universidad de Cartagena, Facultad de Ingeniería. Cartagena, Colombia.

Andrés Fernando Barajas-Solano

Docente de planta, Universidad de Santander, Facultad de Ingenierías, Grupo Ambiental de Investigación Aplicada (GAIA). Bucaramanga, Colombia. 

Ana María Ardila-Álvarez

Docente ocasional, Universidad Nacional Abierta y a Distancia, Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente, Programa de Ingeniería Ambiental. Bucaramanga, Colombia.

Citas

Andersen, R. A., Berges, J. A., Harrison, P. J., & Watanabe, M. M. (2005). Appendix A. Recipes for freshwater and seawater media. In R. A. Andersen (Ed.), Algal culturing techniques. Burlington, MA: Elsevier Academic Press.
Bhola, V., Desikan, R., Santosh, S., Subburamu, K., Sanniyasi, E., & Bux, F. (2011). Effects of parameters affecting biomass yield and thermal behaviour of Chlorella vulgaris. Journal of Bioscience and Bioengineering, 111(3), 377-382.
Bulut, Y. (2009). The investigations on the possibility of increase lipid content of Chlorella (Master’s thesis). University Cukurova, Turkey.
Chen, Y., & Vaidyanathan, S. (2012). A simple, reproducible and sensitive spectrophotometric method to estimate microalgal lipids. Analytica Chimica Acta, 724, 67-72.
Chiranjeevi, P., & Mohan, S. V. (2016). Critical parametric influence on microalgae cultivation towards maximizing biomass growth with simultaneous lipid productivity. Renewable Energy, 98, 64-71.
Degrenne. B., Pruvost, J., Christophe, G., Cornet, J. F, Cogne, G., & Legrand, J. (2010). Investigation of the combined effects of acetate and photobioreactor illuminated fraction in the induction of anoxia for hydrogen production by Chlamydomonas reinhardtii. International Journal of Hydrogen Energy, 35(19), 19741-10749.
Devi, M. P., Subhash, G. V., & Mohan, S. V. (2012). Heterotrophic cultivation of mixed microalgae for lipid accumulation and wastewater treatment during sequential growth and starvation phases: effect of nutrient supplementation. Renewable Energy, 43, 276-283.
Dorey, C. R., & Dravez, J. A. (1998). Quantitative analysis laboratory: a new approach (Laboratory manual). Conway, AR: University of Central Arkansas.
Estévez, L., Barajas, A., Barajas, C., & Kafarov, V. (2013). Improvement of lipid productivity on Chlorella vulgaris using waste glycerol and sodium acetate. CT&F -Ciencia, Tecnología y Futuro, 5(2), 113-126.
Fábregas, J., Abalde, J., & Herrero, C. (1989). Biochemical composition and growth of the marine microalga Dunaliella tertiolecta (Butcher) with different ammonium nitrogen concentrations as chloride, sulphate, nitrate and carbonate. Aquaculture, 83(3-4), 289-304.
García-Martínez, B., Ayala-Torres, E., Reyes-Gómez, O., Zuorro, A., Barajas-Solano, A., Barajas-Ferreira, C. (2016). Evaluation of a two-phase extraction system of carbohydrates and proteins from Chlorella vulgaris UTEX 1803. Chemical Engineering Transactions, 49, 355-360.
Heredia-Arroyo, T., Wei, W., & Hu, B. (2010). Oil accumulation via heterotrophic/mixotrophic Chlorella protothecoides. Applied biochemistry and biotechnology, 162(7), 1978-1995.
Li, X., Xu, H., & Wu, Q. (2007). Large scale biodiesel production from microalga Chlorella protothecoides through heterotrophic cultivation in bioreactors. Biotechnology and Bioengineering, 98(4), 764-771.
Lowry, O., Rosenbrough, N., Farr, A., & Randall, R. (1951). Protein measurement with the folin phenol reagent. Journal of Biological Chemistry, 193, 265-275.
Martins, A., Mata, T., Oliveira, O., Oliveira, S., Mendes, A., & Caetano, N. (2016). Sustainability evaluation of biodiesel from Arthrospira platensis and Chlorella vulgaris under mixotrophic conditions and salinity stress. Chemical Engineering Transactions, 49, 571-576.
Mata, T., Martins, A., Oliveira, O., Oliveira, S., Mendes, A., Caetano, N. (2016). Lipid content and productivity of arthrospira platensis and Chlorella vulgaris under mixotrophic conditions and salinity stress. Chemical Engineering Transactions, 49, 187-192.
Moreno-Galván, A., Rojas-Tapias, D., & Bonilla, R. (2012). Desarrollo y evaluación de un medio de cultivo alternativo para la multiplicación de Azospirillum brasilense C16 mediante diseños estadísticos secuenciados. Corpoica Ciencia y Tecnología Agropecuaria, 13(2), 201-206.
Ördög, V., Stirk, W., Balint, P., Van Staden, J., & Lovasz, C. (2012). Changes in lipid, protein and pigment concentrations in nitrogen-stressed Chlorella minutissima cultures. Journal of Applied Phycology, 24(4), 907-914.
Porras, T., & Prada, C. (2012). Efecto del tiempo de cultivo en la productividad de metabolitos de valor agregado en Chlorella vulgaris UTEX 1803 (Tesis de pregrado). Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga.
Qiao, H., & Wang, G. (2009). Effect of carbon source on growth and lipid accumulation in Chlorella sorokiniana. Chinese Journal of Oceanology and Limnology, 27, 762-768.
Rausch, T. (1981). The estimation of micro-algal protein content and its meaning to the evaluation of algal biomass: Comparison of methods for extracting protein. Hydrobiology, 78, 237-251.
Richmond, A. (2004). Principles for attaining maximal microalgal productivity in photobioreactors: an overview. Hydrobiology, 512(1), 33-37.
StatSoft Inc. (2004). Statistica 7.0. Oklahoma: StatSoft.
Uslu, L., Isik, O., Koç, K., & Göksan, T. (2011). The effects of nitrogen deficiencies on the lipid and protein contents of Spirulina platensis. African Journal of Biotechnology, 10(3), 386-389.
Veronesi, D., Ida, A., D’Imporzano, G., & Adani, F. (2015). Microalgae cultivation: nutrient recovery from digestate for producing algae biomass. Chemical Engineering Transactions, 43, 1201-1206.
Yanna, L., Nicolas, S., & Yi, C. (2009). Biomass and lipid productivities of Chlorella vulgaris under autotrophic, heterotrophic and mixotrophic growth conditions. Biotechnology Letters, 31(7), 1043-1049.