Cultivo de Vischeria helvetica e Asterococcus korschikoffii em sistema unialgal e misto e determinação do seu conteúdo lipídico

Abstract

As microalgas têm-se revelado organismos com grande potencial para a produção de compostos que podem ter aplicações comerciais em diversas áreas como a aquacultura, nutrição, saúde humana e animal, tratamento de águas residuais, produção de energia e nas indústrias alimentar, química ou farmacêutica. A grande variabilidade dos compostos produzidos, aliada ao seu cultivo em grande escala tem permitido a utilização comercial de algumas espécies. A grande maioria são monoculturas, produtoras de compostos particulares, como é o caso dos lípidos. No entanto, estudos recentes demonstram que as monoculturas são difíceis de manter, já que são susceptíveis a contaminações por parte de outros organismos, especialmente quando em sistemas de cultivo abertos. Culturas mistas de duas ou mais espécies começam a surgir como alternativa, sendo uma forma de aumentar e estabilizar a produtividade. O presente estudo teve como objetivo estabelecer uma cultura mista composta por duas espécies de microalgas biotecnologicamente interessantes, tendo em conta que o efeito sinergético do cultivo misto pode resultar numa maior produtividade de biomassa e/ou de compostos de interesse. Vischeria helvetica ACOI 299 (Vischer & Pascher) Hibberd e Asterococcus korschikoffii ACOI 326 Ettl foram inicialmente caraterizadas em cultivo unialgal, quanto ao crescimento e conteúdo lipídico nas fases exponencial e estacionária. Os mesmos parâmetros foram avaliados para as culturas mistas, em que foram testadas duas estratégias, uma com as estirpes em igual proporção (1:1) e outra com maior densidade inicial de V. helvetica (4:1). Para a determinação das curvas de crescimento de cada microalga, foram utilizadas duas metodologias, peso seco (mg/ml) e densidade celular (células/ml). No caso da extração de lípidos, foram testados três métodos, baseados em extração com solventes. Depois de obtido o lípido total de cada microalga por cada um dos métodos, este foi sujeito a fracionamento de modo a separar as diferentes classes lipídicas em lípidos neutros, glicolípidos e fosfolípidos. Nas condições de cultivo estabelecidas, V. helvetica apresentou um crescimento rápido, aumentando em 16 vezes o seu peso seco e atingiu 2,15 mg/ml aos 27 dias de cultura. No mesmo período de tempo, A. korschikoffii aumentou o seu peso em 5 vezes e não atingiu 1 mg/ml de peso seco. Quando expresso em densidade celular, V. helvetica aumentou 7 vezes o seu número de células, enquanto A. korschikoffii aumentou 4 vezes. Em relação ao teor de lípido total, o máximo obtido para V. helvetica foi 294,00 mg de lípido/g de biomassa e para A. korschikoffii foi 162,22 mg/g. Em relação às culturas mistas, foi observada uma relação inversamente proporcional entre o teor de lípido total e a produção de biomassa. A estratégia 1:1 apresentou maior produção e produtividade de biomassa. Contrariamente, na estratégia 4:1 foram obtidos valores baixos de biomassa, mas valores de lípido total mais elevados, particularmente aos 6 dias com 182,86 mg/g, valor superior aos registados para qualquer uma das monoculturas para o mesmo período. Os resultados sugerem que a cultura mista com mais quantidade de V. helvetica (4:1), após 6 dias de crescimento é indicada para obtenção de elevada produção de lípidos e também que o cultivo misto de A. korschikoffii e V. helvetica em igual proporção (1:1) favorece a produção de biomassa de A. korschikoffii

Microalgae have a high potential for the production of compounds that may have commercial applications in areas such as aquaculture, nutrition, human and animal health, waste water treatment, energy production and food, chemical and pharmaceutical industries. The great variability of these compounds, together with the application of large scale cultivation has allowed the commercial use of some species. Most cultures of algae are grown as a monoculture since specific strains produce specific high value products, like for example lipids. However, some studies have shown that monocultures are difficult to maintain since they are susceptible to contamination by other organisms, especially when growing in open tanks. Therefore mixed cultures of two or more species can be an alternative that may increase and stabilize productivity. The aim of this study was to establish a mixed culture of two microalgae with biotechnological potential, considering that the cultivation of both species can result in higher productivity of biomass and/or interesting compounds. Vischeria helvetica ACOI 299 (Vischer & Pascher) Hibberd and Asterococcus korschikoffii ACOI 326 Ettl were initially characterized in unialgal systems, regarding growth and lipid content in the exponential and stationary phases. These parameters were also evaluated in mixed cultures, in which two strategies were tested, one with the same proportion of the two species (1:1) and the other with V. helvetica in a higher initial density (4:1). Growth curves were established by dry weight (mg/ml) and also by cell counting (cell/ml). For the lipid extraction, three methods based on solvent extraction were tested. The total lipid extracts were submitted to fractionation in order to separate the main lipid classes, neutral lipids, glycolipids and phospholipids. In the established culture conditions, V. helvetica showed a rapid growth, increasing 16-fold in dry weight and reaching 2.15 mg/ml after 27 days of culture. For the same period of time, A. korschikoffii increased 5-fold and did not reach 1 mg/ml of dry weight. Growth estimated by cell counting showed an increase of 7-fold for V. helvetica and 4-fold in A. korschikoffii. Regarding the total lipid content, the maximum obtained for V. helvetica was 294.00 mg of lipid/g of dried biomass and 162.22 mg/g for A. korschikoffii. For the mixed cultures, an inversely proportional relationship between the total lipid content and the biomass was observed. The 1:1 strategy showed a higher biomass production and productivity in contrast with 4:1 strategy that showed low biomass values. However, total lipid content obtained was higher than recorded for each monoculture at the same period, particularly after 6 days of culture with 182.86 mg/g. The results suggest that the mixed culture with higher density of V. helvetica (4:1), after 6 days of culture is the most indicated for obtaining high lipid content and that the mixed culture of A. korschikoffii and V. helvetica in equal proportions (1:1) favors the biomass production of A. korschikoffii.