Efeito da depleção de nitrogênio no crescimento, morfologia e composição bioquímica de Picocystis salinarum Lewin como matéria-prima para a produção de biodiesel

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dc.contributor.advisor1Fernandes, Valéria de Oliveira
dc.contributor.authorDelgado, Ronald Mauricio Tarazona
dc.contributor.referee1Cuzzuol, Geraldo Rogério Faustini
dc.contributor.referee2Antunes, Paulo Wagnner Pereira
dc.date.accessioned2019-04-25T02:15:20Z
dc.date.available2019-04-24
dc.date.available2019-04-25T02:15:20Z
dc.date.issued2019-02-28
dc.description.abstractIn recent years, biodiesel production has attracted worldwide attention due to the awareness of the depletion of fossil fuels, and microalgae biomass is considered a promising raw material. To optimize the biodiesel production process from this resource, the selection of the strain and identification of its cultivation conditions to maximize lipid productivity and improving the fatty acid profile are necessary. The present study aims to analyze the effect of three concentrations of nitrogen depletion (0.5, 0.25 e 0.125 N) on the growth, morphology and biochemical composition of native microalgae Picocystis salinarum Lewin in two culture media (f/2 and J/1) as a potential source of raw material for biodiesel. Cultures were carried out in erlenmeyers, in triplicate and under controlled physicochemical conditions. Analysis of cell density, growth kinetics, dry mass, photosynthetic pigments, transmission electron microscopy (TEM) and determination of protein, carbohydrate, lipid and fatty acid methyl ester (FAME) contents were performed. The cell density and dry mass of P. salinarum decreased proportionally with nitrogen depletion in the f/2 medium, with the maximum values of 13,1 x 106cel.mL-1 and 0,89 g.mL-1 were registered in the control (1 N). In the J/1 medium, depletion didn’t influence growth measures, registered values of 19,7 ± 1,1 x 106cel.mL-1 and 0,96 g.mL-1 . Nitrogen depletion promoted the formation of lipid bodies and starch grains as reserve organelles evidenced by TEM. In the treatment of 0.125 N of the f/2 medium, the lipid bodies appeared markedly, whereas in the J/1 medium the presence of lipid bodies and starch grains occurred together. The content of pigments was also influenced by nitrogen depletion, in f/2 medium there was reduction of chlorophyll a and b (0,24 and 0,14 µg.mL-1 ) and increased carotenoids (3,35 µg.mL-1 ) in relation inversely proportional to the concentration of nitrogen tested. Depletion in the J/1 medium didn’t cause significant difference in the pigments relative to the control. In the f/2 medium, protein (2,9%) and carbohydrate (31%) content decreased with nitrogen depletion, lipid content (33,8%) was elevated, becoming the most predominant biomolecule (0.125 N). Nitrogen depletion in the J/1 medium stimulated the lipid content (22.3%) and carbohydrates (32%). In the 0.5 N treatment, in both culture media, saturated fatty acids (SFA) were the most representative of FAME, mainly due to the increase of palmitic acid. By the high concentration of SFA in the 0.5 N treatments in both culture media (996,08 µg.g-1ms in f/2 medium and 959,09 µg.g-1ms in J/1 medium) and low level of polyunsaturated fatty acids (PUFA) (19,87 µg.g-1ms in f/2 medium and 0,37 µg.g-1ms in J/1 medium), the biomass of P. salinarum proved to be ideal for use in industry as a source of raw material for the production of biodiesel.
dc.description.resumoNos últimos anos, a produção de biodiesel atraiu a atenção mundial devido à consciência do esgotamento dos combustíveis fósseis, sendo a biomassa de microalgas considerada uma matéria-prima promissora. Para otimizar o processo de produção de biodiesel a partir desse recurso, a seleção da cepa e identificação de suas condições de cultivo para maximizar a produtividade de lipídios e aperfeiçoar o perfil dos ácidos graxos são necessárias. O presente estudo visa analisar o efeito de três concentrações de depleção de nitrogênio (0.5, 0.25 e 0.125 N) no crescimento, morfologia e composição bioquímica da microalga nativa Picocystis salinarum Lewin em dois meios de cultura (f/2 e J/1) como potencial fonte de matéria-prima para o biodiesel. Os cultivos foram realizados em erlenmeyers, em triplicata e sob condições físico-químicas controladas. Foram feitas as análises de densidade celular, cinética de crescimento, massa seca, pigmentos fotossintéticos, microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e determinação dos teores de proteínas, carboidratos, lipídeos e ésteres metílicos de ácidos graxos (FAME). A densidade celular e massa seca de P. salinarum diminuiu proporcionalmente com depleção de nitrogênio no meio f/2, sendo os máximos valores de 13,1 x 106cel.mL-1 e 0,96 g.mL-1 registrado no controle (1 N). No meio J/1, a depleção não influenciou nas medidas de crescimento, se registrou valores de 20,8 x 106cel.mL-1 e 0,89 g.mL-1. A depleção de nitrogênio promoveu a formação de corpos lipídicos e grãos de amido como organelas de reserva, evidenciados pela TEM. No tratamento 0.125 N do meio f/2, os corpos lipídicos apareceram de forma marcante, enquanto no meio J/1 a presença de corpos lipídicos e grãos de amido aconteceram em conjunto. O conteúdo de pigmentos também foi influenciado pela depleção de nitrogênio, no meio f/2 houve redução da clorofila a e b (0,24 e 0,14 μg.mL-1) e aumento dos carotenoides (3,35 μg.mL-1) em relação inversamente proporcional à concentração de nitrogênio testada. A depleção no meio J/1 não causou diferença significativa nos pigmentos em relação ao controle. No meio f/2, o teor de proteínas (2,9%) e carboidratos (31%) decresceram com a depleção de nitrogênio, o teor de lipídeos (33,8%) foi elevado, chegando a ser a biomolécula mais predominante (0.125 N). A depleção de nitrogênio no meio J/1 estimulou o teor de lipídeos (22,3%) e carboidratos (32%). No tratamento 0.5 N, em ambos os meios de cultura, os ácidos graxos saturados (SFA) foram os mais representativos dos FAME, devido principalmente ao aumento do ácido palmítico. Pela concentração elevada de SFA nos tratamentos 0.5 N em ambos os meios de cultura (996,08 μg.g-1ms no meio f/2 e 959,09 μg.g-1ms no meio J/1) e baixo nível de ácidos graxos poliinsaturados (PUFA) (19,87 μg.g-1ms no meio f/2 e 0,37 μg.g-1ms no meio J/1), a biomassa de P. salinarum mostrou-se ideal para uso na indústria como fonte de matéria-prima para a produção de biodiesel. Palavras-chave: biomoléculas bicombustível microalga nutrientes
dc.formatText
dc.identifier.citationDELGADO, Ronald Mauricio Tarazona. Efeito da depleção de nitrogênio no crescimento, morfologia e composição bioquímica de Picocystis salinarum Lewin como matéria-prima para a produção de biodiesel. 2019. 71 f. Dissertação (Mestrado em Biologia Vegetal) - Universidade Federal do Espírito Santo, Centro de Ciências Humanas e Naturais, Vitória, 2019.
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/11072
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Biologia Vegetal
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Biologia Vegetal
dc.rightsopen access
dc.subjectBiomoleculeseng
dc.subjectBiofueleng
dc.subjectMicroalgaeeng
dc.subjectBicombustívelpor
dc.subjectNutrientseng
dc.subjectNutrientespor
dc.subject.br-rjbnBiomoléculas
dc.subject.br-rjbnBiodiesel
dc.subject.br-rjbnMicroalga
dc.subject.cnpqAgronomia
dc.subject.udc57
dc.titleEfeito da depleção de nitrogênio no crescimento, morfologia e composição bioquímica de Picocystis salinarum Lewin como matéria-prima para a produção de biodiesel
dc.typemasterThesis
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