Realizado em Vitória/ES, de 09 a 11 de Setembro de 2015.
ISBN: ISBN 978-85-85905-13-2
TÍTULO: ESTUDO DAS CONCENTRAÇÕES DE NITROGÊNIO E FÓSFORO NA CINÉTICA DE CRESCIMENTO DE Acutodesmus sp.
AUTORES: Caetano, B.M.M. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS) ; Silva, M.C.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS) ; Duarte de Lima, P.K. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS) ; Castiglioni, G.L. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS)
RESUMO: A Acutodesmus, microalga pertencente ao grupo Chlorophyceae, tem sido
mundialmente empregada na formulação de alimentos para consumo humano e
animal, além de ser alternativa promissora nas áreas farmacêuticas e
biocombustíveis. Com isso, o presente trabalho objetivou avaliar os efeitos
das concentrações de nitrogênio e fósforo no crescimento de Acutodesmus
sp., sendo proposto um delineamento Composto Central Rotacional, onde o
crescimento foi monitorado pela medida da absorbância a 620nm em meio WC
modificado, durante 26 dias. Concluindo que apenas a concentração da fonte
de nitrogênio influenciou, significativamente, no crescimento da microalga,
superando 10 vezes sua concentração inicial quando as concentrações de
nitrato e fosfato foram 42,51 e 4,36mg/L, respectivamente.
PALAVRAS CHAVES: Acutodesmus sp; Cinética de crescimento; Delineamento experimental
INTRODUÇÃO: As microalgas vêm sendo, mundialmente, empregadas na alimentação de animais
aquáticos; como fonte de proteínas na forma de suplementação alimentar; como
fonte de pigmentos (ficocianinas, astaxantinas e β-caroteno); tratamento de
águas residuais; como adubo orgânico e, atualmente, vêm sendo indicadas como
uma possível matéria-prima para biocombustíveis, devido ao alto teor de óleo
que algumas espécies apresentam e ao perfil de ácidos graxos. (OHSE, DERNER,
OZÓRIO et al. 2009)
Segundo Raven (2005), Acutodesmus sp. é uma microalga verde,
eucariótica, apresentam pigmentos fotossintéticos incluindo as clorofilas A
e B, β-caroteno, luteína, xantofilas, ficocianinas e astaxantinas, sendo
esses os maiores componentes bioativos nesta, é uma clorofícea com alta
capacidade de armazenamento de amido, sua parede celular é constituída
principalmente por celulose e apresenta uma fase flagelada no ciclo de vida.
Tanto no ambiente natural quanto nos cultivos, o crescimento de uma
população de microalgas é resultado da interação entre fatores biológicos,
químicos e físicos (FALKOWSKI e RAVEN, 1997). Os fatores biológicos estão
relacionados às próprias taxas metabólicas da espécie cultivada, bem como,
com a possível influência de organismos contaminantes. Quanto aos fatores
físico-químicos que afetam o crescimento das microalgas são principalmente
reportados estudos sobre luz, temperatura, salinidade e disponibilidade de
nutrientes (GUILLARD, 1975; RICHMOND, 2004).
Com isso, o presente trabalho teve por objetivo estudar a cinética de
crescimento de Acutodesmus sp. frente a diferentes concentrações das
fontes de nitrogênio e fósforo.
MATERIAL E MÉTODOS: (I) Microrganismo e sua manutenção: A cepa da microalga Acutodesmus
sp. foi cedida pelo Laboratório de
Engenharia Bioquímica da Escola de Agronomia da Universidade Federal de
Goiás, sendo mantida em meio WC e condições de foto-período 12 horas claro e
12 horas escuro, sob iluminância de 2000 lux.
(II) Estudo do crescimento da Acutodesmus sp: Os experimentos foram
conduzidos em biorreatores tipo erlenmeyers de 250 mL, com volume útil de
100 mL e foto-período 12h claro e 12h escuro, à temperatura de 27oC e
luminosidade de 4000 lux. A agitação foi mantida a 150 rpm em shaker (TS-
Range,Orbital Shakers), durante 26 dias.
O meio base WC utilizado foi composto por CaCl2.2H2O
(36,76mg/L), NaHCO3(12,6mg/L), Na2EDTA(4,36mg/L),
FeCl2.6H2O(3,15mg/L), CuSO4.
5H2O(0,01mg/L), MnCl2. 4H2O(0,18mg/L),
Na2MoO4.2H2O(0,006mg/L),
H3BO2(1mg/L) e água mineral(20% v/v) onde as
concentrações de Nitrogênio e Fósforo, representados por NaNO3 e
K2HPO4.3H2O, variaram segundo o DCCR da
Tabela 1.
(III) Delineamento Experimental: Para estudar os efeitos das concentrações
de nitrogênio e fósforo na cinética de crescimento da microalga Acutodesmus
sp. foi proposto um Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR)
22, onde o crescimento foi acompanhado pela medida da absorbância
a 620 nm em meio WC modificado, durante 26 dias, tendo como variáveis as
concentrações NaNO3 e K2HPO4.3H2O (fontes de nitrogênio e fósforo,
respectivamente), conforme a Tabela 1.
A avaliação dos resultados foi realizada por análise de variância univariada
(ANOVA) usando software Statistica for Windows 7.0.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Na superfície de resposta(Fig.2), verifica-se a influência das concentrações
de fontes de nitrogênio e fósforo na cinética de crescimento da Acutodesmus
sp., sendo que, o nitrogênio, exerce influência muito superior ao Fósforo,
no crescimento microalgal.
Na Fig.1 observa-se o comportamento cinético do crescimento da microalga,
onde, no experimento 1(42,51mg/L de nitrato e 4,36 mg/L de fosfato), houve
maior crescimento, sendo confirmado na Fig.2, em que mostra maior
concentração celular da microalga, na região onde as concentrações de
K2HPO4.3H2O(4,36 mg/L) e de NaNO3(42,51 mg/L).
Na avaliação estatística observou-se que apenas o efeito linear(-0,1637),
para a concentração da fonte de nitrogênio, foi significativo(0,047542).
Porém, todos os efeitos foram considerados para elaboração do modelo
matemático estatístico, a seguir:[ABS=0,493498-0,163756*N-
0,083374*N2+0,009704*P-0,092374*P2+0,1305*N*P]. Onde: ABS=Absorbância;
N=Nitrogênio e P=Fósforo.
Dzuman(2013), quantificou o consumo de fosfato(K2HPO4.3H2O) e nitrato(NaNO3)
da Scenedesmus sp., espécie similar a Acutodesmus sp., determinando o
consumo com dois experimentos durante dois dias, em que o consumo de
nitrogênio foi de 34,8 mg/L a 0,2mg/L e 32,1 mg/L a <0,1 mg/L, e o de
fósforo 57,1 mg/L a 54,9mg/L e 48,2 mg/L a 41,1 mg/L. Mostrando que o
nitrogênio tem maior influência no crescimento microalgal.
Penteado(2010) fala da grande importância desses nutrientes na nutrição
microalgal, e, segundo Santos (2011), o nitrogênio exerce importante função
no metabolismo do microrganismo em meio propício para reprodução, o que
posteriormente, ocasiona em problemas com a disponibilidade de luz,
necessitando ativação de um sistema fotossintético mais complexo, para
sintetizar lipídios polares para compor membran
Figura 1:
O gráfico mostra o comportamento cinético do
crescimento da microalga Acutodesmus sp., nas
condições do Delineamento Experimental (DCCR
22) proposto.
Tabela 1 e Figura 2, respectivamente:
A tabela mostra a Matriz real do DCCR, já o
gráfico mostra a superfície de resposta
encontrada para o DCCR após 17 dias de cultivo
da Acutodesmus sp.
CONCLUSÕES: Nos experimentos realizados, observou-se considerável crescimento da
Acutodesmus sp., influenciado pelas condições de nutrição dos cultivos,
mostrando que apenas a concentração da fonte de nitrogênio exerce influência
significativa, no crescimento da microalga. Com isso, foi construído um modelo
matemático capaz de predizer tal crescimento, frente às diferentes
concentrações de fontes de nitrogênio e fósforo no meio de cultivo.
Conclui-se, então, que as melhores concentrações de nitrato(NaNO3) e
fosfato(K2HPO4.3H2O) para o crescimento da Acutodesmus sp. foram 42,51 e
4,36mg/L, respectivamente.
AGRADECIMENTOS: A Deus, ao Laboratório de Engenharia Bioquímica da UFG por nos fornecer
recursos para os experimentos e à todos que nos auxiliaram.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: DZUMAN, M. J. Efeito da reciclagem repetida do meio de cultivo da microalga Scenedesmus sp. para a produção de biodiesel. 2013. 100f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química). Universidade Federal do Paraná. Curitiba, 2013.
FALKOWSKI, P. G.; RAVEN, J. A. 1997. Aquatic photosynthesis. Blackwell Science, Oxford, UK, 375pp.
GUILLARD, R. R. L. 1975. Culture of phytoplankton for feeding marine invertebrates. In: Smith, W. L. & Chanley, M. H. (eds.). Culture of Marine Invertebrate Animals. Plenum, New York, USA, p.29-60.
HEGEWALD, E. & HANAGATA, N. 2000. Phylogenetic studies on Scenedesmaceae (Chlorophyta). Algological Studies 100:29-49.
MANDAL S.; MALLICK N. 2009. Microalga Scenedesmus obliquus as a potential source for biodiesel production. Appl Microbiol Biotechnol. 84:281–291.
OHSE, S.; DERNER, R.B.; OZÓRIO, R.A.; BRAGA, M.V.C.; CUNHA, P.; LAMARCA, C.P.; SANTOS, M.E. Produção de biomassa e teores de carbono, hidrogênio, nitrogênio e proteína em microalgas. Ciência Rural, Santa Maria, v.39, n.6, set. 2009.
PENTEADO, D.M.R. Estudos de otimização do meio de cultura para a microalga Phalodactylum tricornutum para produção de lipídios. 2010. 114f. Dissertação (Mestrado em Bioquímica). Departamento de Bioquímica, Setor de Ciências Biológicas, Universidade Federal do Paraná, Curitiba. 2010.
RAVEN, EVERT and EICHHORN. The Biology of Plants 7th edition, W. H. Freeman and Company, New York, 2005.
RAVEN, P. H.; EVERT, R. F.; EICHHORN, S. E. 2001. Biologia Vegetal. 6ª ed. Editora Guanabara Koogan, Rio de Janeiro, Brasil, 906pp.
RICHMOND, A. (ed). 2004. Handbook of microalgal culture: biotechnology and applied phycology. Blackwell Science, Oxford, UK, 566pp
SANTOS, W.R.B. Remoção de nitrogênio e fósforo presente em efluentes agroindustriais pela precipitação de estruvita. 2011. 89 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Processos) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2011.