Abstract:
As microalgas apresentam potencial biotecnológico e sua biomassa pode ser empregada para melhorar o valor nutricional de produtos alimentícios e rações para animais. Além disso, podem ser utilizadas na produção de biocombustíveis e na diminuição do efeito estufa a partir da mitigação de CO2. Nos últimos anos, houve crescente atenção sobre os efeitos biológicos que os campos magnéticos (CM) são capazes de promover, tais como estimular o crescimento microalgal, e assim, tornar viável economicamente a sua produção. Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo estudar os efeitos da aplicação de CM no crescimento de Chlorella kessleri LEB 113 e em cepas de Chlamydomonas reinhardtii 2137 (selvagem) e Wt-S1 (geneticamente modificada). Além disso, as biomassas destas microalgas foram avaliadas quanto a composição proximal, parâmetros cinéticos, produção de pigmentos e antioxidantes pela célula, e estes resultados foram comparados com os respectivos cultivos controle (CC) (sem aplicação de CM). O trabalho foi dividido em duas etapas: na primeira foram feitos ensaios com Chlorella kessleri e na segunda, os ensaios com as duas cepas de Chlamydomonas. Desta forma, na primeira etapa C. kessleri LEB 113 foi exposta a ação de CM de 30 e 60 mT durante 24 h d-1 ou 1 h d-1, e os cultivos foram realizados em fotobiorreator tubular vertical (2 L) em meio BG-11, durante 10 d a 30ºC, iluminância de 42,6 µmol m-2 s-1 e fotoperíodo 12 h claro/escuro. Na segunda etapa, CM de 11 e 20 mT foram aplicados durante 1 h d-1 em cultivos de duas cepas de C. reinhardtii em reatores tipo Erlenmeyer (2 L), a 28°C, 125 rpm, 41,6 µmol m-2 s-1 e fotoperíodo de 12 h claro/escuro, durante 10 d. Ambas as condições de CM estudadas estimularam a concentração máxima de biomassa (Xmáx) nos cultivos de C. kessleri, porém o CM de 60 mT aplicado por 1 h d-1 apresentou maiores valores de Xmáx (1,39 ± 0,07 g L-1), produtividade volumétrica máxima (Pmáx) (132,5 ± 10,1 mg L-1 d-1) e velocidade específica máxima de crescimento (µmáx) (0,34 0,01 d-1), comparados com o CC. Esta condição também estimulou a síntese de lipídios (23,8 ± 1,1 % m m-1), clorofila a (8,87 ± 1,77 mg L-1), carotenoides totais (2,23 ± 0,02 mg L-1), e a atividade antioxidante da biomassa, em relação ao CC. O cultivo com aplicação de CM de 30 mT por 1 h d-1 apresentou Xmáx 36,0 % maior que o CC (0,76 ± 0,06 g L-1), e estimulou a produção de proteínas (58,6 ± 0,2 % m m-1), lipídios (23,6 ± 0,7 % m m-1), clorofila a (7,85 ± 0,66 mg L-1), clorofila b (3,35 ± 0,22 mg L-1) e carotenoides totais (2,34 ± 0,08 mg L-1). Os cultivos de C. reinhardtii não apresentaram aumento na concentração de biomassa quando expostos aos CM, sendo que a cepa sem parede celular mostrou-se mais sensível aos CM, apresentando menores valores de Xmáx e Pmáx em relação ao CC. Entretanto, a aplicação de CM de 20 mT nesta cepa aumentou a produção de lipídios em 31,6 %, em relação ao CC (16,0 ± 0,5 % m m-1). O CM de 11 mT estimulou a produção de lipídios (19,2 ± 0,5 % m m-1), carboidratos (20,7 ± 0,7 % m m-1), clorofilas a (7,74 ± 0,41 mg L-1), clorofilas b (4,59 ± 0,23 mg L-1) e carotenoides totais (2,71 ± 0,21 mg L-1), além de aumentar a atividade antioxidante na biomassa. Os resultados obtidos neste estudo comprovaram a eficiência dos CM durante os cultivos microalgais, promovendo a estimulação do crescimento celular, contribuindo com a diminuição de custos na produção de biomassa, bem como na estimulação da síntese de biocompostos de interesse biotecnológico.
Microalgae have biotechnological potential since their biomass can be used for improving the nutritional value of food products and animal feed. Furthermore, their biomass can be used for producing biofuels and reducing greenhouse effects with CO2 mitigation. Attention has lately been drawn to the biological effects, such as the stimulation of microalgal growth, which magnetic fields (MF) are able to promote so as to make the production of microalgae become economically viable. Therefore, this study aimed at evaluating the effects of MF application on the growth of Chlorella kessleri LEB 113, Chlamydomonas reinhardtii 2137 (wild type) and Chlamydomonas reinhardtii Wt-S1 (genetically modified type). Moreover, the proximal composition, kinetic parameters and the production of pigments and antioxidants by the cell were evaluated; afterwards, these results were compared with respective control cultures (CC) (without MF application). This study was divided into two parts: firstly, tests were carried out with Chlorella kessleri and then assays were conducted with both strains of Chlamydomonas. Thus, in the first part of the study, Chlorella kessleri LEB 113 was exposed to MF action of 30 and 60 mT for 24 h d-1 or 1 h d-1, cultures were performed in a vertical tubular photobioreactor (2 L) in medium BG-11 for 10 d, at 30°C, 42.6 µmol m-2 s-1 and photoperiod 12 h light/dark. In the second part, MF of 11 and 20 mT were applied for 1 h d-1 to cultures of two strains of C. reinhardtii in an Erlenmeyer reactor (2 L) at 28°C, 125 rpm, 41.6 µmol m-2 s- 1 and photoperiod of 12 h light/dark for 10 d. Both MF applications stimulated the maximum biomass concentration (Xmax) in C. kessleri cultivations. However, MF of 60 mT applied for 1 h d-1 had higher Xmax values (1.39 ± 0.07 g L-1), maximum volumetric productivity (Pmax) (132.5 ± 10.1 mg L-1 d-1) and maximum specific growth rate (µmax) (0.34 0.01 d-1) by comparison with CC. This condition also stimulated synthesis of lipids (23.8 ± 1.1 % m m-1), chlorophyll a (8.87 ± 1.77 mg L-1), total carotenoids (2.23 ± 0.02 mg L-1) and the antioxidant activity of the biomass, by comparison with CC. The application of 30 mT for 1 h d-1 had Xmax 36.0 % higher than in CC (0.76 ± 0.06 g L-1), and stimulated the production of proteins (58.6 ± 0.2 % m m-1), lipids (23.6 ± 0.7 % m m-1), chlorophyll a (7.85 ± 0.66 mg L-1), chlorophyll b (3.35 ± 0.22 mg L-1) and total carotenoids (2.34 ± 0.08 mg L-1). C. reinhardtii cultivations showed increase in biomass concentration when exposed to MF, whereas the strain without a cell wall was more sensitive to MF, with lower values of Xmax and Pmax than CC. However, the application of 20 mT increased the production of lipids in 31.6 % by comparison with CC (16.0 ± 0.5 % m m-1). MF of 11 mT stimulated the production of lipids (19.2 ± 0.5 % m m-1), carbohydrates (20.7 ± 0.7 % m m-1), chlorophyll a (7.74 ± 0.41 mg L-1), chlorophyll b (4.59 ± 0.23 mg L-1) and total carotenoids (2.71 ± 0.21 mg L-1), besides increasing antioxidant activity in the biomass. Results of this study confirm the efficiency of MF in microalga cultivation, since it triggers cell growth, contributes to cost reduction in the production of biomass and enables the synthesis of biocompounds of biotechnological interest.
