Cultivo da microalga Chlorella sorokiniana em soro de queijo para produção de β-galactosidase

Autores

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v10i12.20727

Palavras-chave:

Processo biotecnológico; Microalgas; Condições de cultivo; Biomassa.

Resumo

Os processos biotecnológicos com microalgas com o objetivo de alcançar elevados rendimentos de biomassa devem escolher os nutrientes e parâmetros físico-químicos adequados, tendo em conta as características específicas de cada espécie para determinar as necessidades básicas para o seu crescimento. No presente estudo, a melhor condição de crescimento de Chlorella sorokiniana IPR 7104 foi otimizada para atingir a produção máxima de beta-galactosidase. A concentração de soro de queijo (%), temperatura (˚C) e pH foram fatores investigados e um delineamento de Box-Behnken Design (BBD) foi conduzido usando o software Statistica 7.0. Observamos que a condição de cultivo para Chlorella sorokiniana IPR 7104 foi a heterotrófica, que apresentou maior atividade enzimática, conseqüentemente menor teor de lactose residual. Em condições heterotróficas (sem luz) a atividade da β-galactosidase aumentou linearmente até o 8º dia. A produção de biomassa cresceu linearmente no 12º dia. A microalga consumiu 89,6% da lactose em 3 dias, apresentando alta capacidade de metabolizar esse dissacarídeo, por meio da síntese de β-galactosidase. A produção máxima de β-galactosidase por Chlorella sorokiniana IPR 7104, em condições heterotróficas e utilizando soro de queijo como fonte de carbono, é obtida nas seguintes condições: temperatura de 30 °C, concentração de etanol a 20% e tempo de 4 min.

Referências

Anisha, G. S. (2017). β-galactosidases. In: Pandey, A.; Negi, S.; Soccol, C.R. Current developments in biotechnology and bioengineering: production, isolation and purification of industrial products. Elsevier 17, 395-421. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-63662-1.00017-8

Brasil, B. S. A. F., Siqueira, F. G., Salum, T. F. C., Zanette, C. M., & Spier, M. R. (2017). Microalgae and cyanobacteria as enzyme biofactories. Algal Research. 25, 76–89.

Bentahar, J., Doyen, A., Beaulieu, L., & Deschênes, J.S. (2019). Investigation of β-galactosidase production by microalga Tetradesmus obliquus in determined growth conditions. J. Appl. Phycol. 31, 301–308. https://doi.org/10.1007/s10811-018-1550-y

Bekirogullari, M., Figueroa-Torres, G. M., Pittman, J. K., & Theodoropoulos, C. (2020). Models of microalgal cultivation for added-value products - A review. Biotechnology Advances. 44, 07609. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2020.107609.

Girard, J. M., Roy, M. L., Hafsa, M. B., Gagnon, J., Faucheux, N., Heitz, M., Tremblay, R., & Deschenes, J. S. (2014). Mixotrophic cultivation of green microalgae Scenedesmus obliquus on cheese whey permeate for biodiesel production. Algal Res. 5, 241–248.

Herold, C., Ishika, T., Nwoba, E.G., Tait, S., Ward, A., & Moheimani, N.R. (2021). Biomass production of marine microalga Tetraselmis suecica using biogas and wastewater as nutrients, Biomass and Bioenergy. 145, 105945. https://doi:10.1016/j.biombioe.2020.105945.

Hui, W., Wenjun, Z., Huimin, S., & Tianzhong, L. (2017). A comparative analysis of biomass and lipid content in five Tribonema sp. strains at autotrophic, heterotrophic and mixotrophic cultivation. Algal Research. 24, 284-289, https://doi.org/10.1016/j.algal.2017.04.020.

Li, S., Zhao, S., Yan, S., Qiu, Y., Song, C., Li, Y., & Kitamura, Y. (2019). Food processing wastewater purification by microalgae cultivation associated with high value-added compounds production–a review. Chinese Journal of Chemical Engineering, 27(12), 2845-2856.

Nickerson, T. A., Vujicic, I. F., & Lin, A.Y. (1975). Colorimetric estimation of lactose and its hydrolytic products. J. Dairy Sci. (Champaign) 59 (3), 386-90.

Patel, A. K., Joun, J. M., Hong, M. E., & Sim, S. J. (2019). Effect of light conditions on mixotrophic cultivation of green microalgae. Bioresource Technology. 282, 245-253.

Sakai, N., Sakamoto, Y., Kishimoto, N., Chihara, M., & Karube, I. (1995). Chlorella strains from hot springs tolerant to high temperature and high CO2. Energy Convers. Manag. 36 (6), 693–696.

Salati, S., D'Imporzano, G., Menin, B., Veronesi, D., Scaglia, B., Abbruscato, P., Mariani, P., & Adani, F. (2017). Mixotrophic cultivation of Chlorella for local protein production using agro-food by-products. Bioresource Technology. 230, 82-89. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.01.030.

Sudhakar, M. P., Kumar, B. R., Mathimani, T., & Arunkumar, K. (2019). A review on bioenergy and bioactive compounds from microalgae and macroalgae-sustainable energy perspective. Journal of Cleaner Production, 228.

Suwal, S., Bentahar, J., Marciniak, A., Beaulieu, L., Deschenes, J. S., & Doyen, A. (2019). Evidence of the production of galactooligosaccharide from whey permeate by the microalgae Tetradesmus obliquus. Algal Res. 39, 101470. https://doi.org/10.1016/j.algal.2019.101470

Welter, C., Schwenk, J., Kanani, B., Van Blargan, J., & Belovich, J.M. (2013). Minimal médium for optimal growth and lipid production of the microalgae Scenedesmus dimorphus. Environ. Prog. Sustain. Energy. 32 (4), 937–945.

Xavier, J. R., Ramana, K.V., & Sharma, R. K. (2018). β-galactosidase: Biotechnological applications in food processing. J. Food Biochem. 42, e12564. https://doi.org/10.1111/jfbc.12564

Xiong, W., Li, X. F., Xiang, J. Y., & Wu, Q. Y. (2008). High-density fermentation of microalga Chlorella protothecoides in bioreactor for microbial-diesel production. Appl. Microbiol. Biotechnol. 78, 29–36.

Yadav, G., Panda, S. P., & Sen, R. (2020). Strategies for the effective solid, liquid and gaseous waste valorization by microalgae: A circular bioeconomy perspective. J. Environ. Chem. Eng., 8 (6), 104518.

Yeh, K. L., Chen, C. Y., & Chang, J. S. (2012). pH-stat photoheterotrophic cultivation of indegenous Chlorella vulgaris ESP-31 for biomass and lipid production using acetic acid as the carbon source. Journal Biochem. Engineering. 64, 1-7.

Zanette, C. M., Mariano, A. B., Yukawa, Y. S., Mendes, I. & Spier, M. R. (2019). Microalgae mixotrophic cultivation for β-galactosidase production. Journal of Applied Phycology. 31, 1597–1606. https://doi.org/10.1007/s10811-018-1720-y

Downloads

Publicado

27/09/2021

Como Citar

SANTOS, M. J. B. do A. .; ANDRADE, D. de S. .; BOSSO, A.; MURATA, M. M. .; MORIOKA, L. R. I. .; SILVA, J. B. da; SUGUIMOTO, H. H. . Cultivo da microalga Chlorella sorokiniana em soro de queijo para produção de β-galactosidase. Research, Society and Development, [S. l.], v. 10, n. 12, p. e468101220727, 2021. DOI: 10.33448/rsd-v10i12.20727. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/20727. Acesso em: 23 nov. 2024.

Edição

v. 10 n. 12

Seção

Ciências Agrárias e Biológicas

Licença

Copyright (c) 2021 Maicon Jhonatan Bueno do Amaral Santos; Diva de Souza Andrade; Alessandra Bosso; Mayara Mari Murata; Luiz Rodrigo Ito Morioka; Josemeyre Bonifácio da Silva; Hélio Hiroshi Suguimoto

Creative Commons License
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Autores que publicam nesta revista concordam com os seguintes termos:

1) Autores mantém os direitos autorais e concedem à revista o direito de primeira publicação, com o trabalho simultaneamente licenciado sob a Licença Creative Commons Attribution que permite o compartilhamento do trabalho com reconhecimento da autoria e publicação inicial nesta revista.

2) Autores têm autorização para assumir contratos adicionais separadamente, para distribuição não-exclusiva da versão do trabalho publicada nesta revista (ex.: publicar em repositório institucional ou como capítulo de livro), com reconhecimento de autoria e publicação inicial nesta revista.

3) Autores têm permissão e são estimulados a publicar e distribuir seu trabalho online (ex.: em repositórios institucionais ou na sua página pessoal) a qualquer ponto antes ou durante o processo editorial, já que isso pode gerar alterações produtivas, bem como aumentar o impacto e a citação do trabalho publicado.