dc.contributor.author | Silva, Jaqueline Carmo da | |
dc.date.accessioned | 2022-09-20T13:48:13Z | |
dc.date.available | 2022-09-20T13:48:13Z | |
dc.date.issued | 2022-06-29 | |
dc.identifier.citation | SILVA, Jaqueline Carmo da. Caracterização de microalgas e cianobactérias: abordagens ecofisiológica e biotecnológica. 2022. Tese (Doutorado em Ecologia e Recursos Naturais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2022. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/16636. | * |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/16636 | |
dc.description.abstract | Microalgae are photosynthetic organisms, generally fast-growing, with simple nutritional requirements and physiological plasticity. They produce biomolecules in great variety and many with high added value. Compared to the number of known species, few are commercially used and described in relation to their biochemical composition. This research aimed to investigate the physiology of microalgae with a biotechnological approach. We started the study by investigating 12 strains, including organisms from the Bacillariophyta, Cyanobacteria, and Chlorophyta groups, and a strain chosen to be subjected to biochemical manipulation. CO2 fixation was quantified to associate microalgae productivity with the reduction of important greenhouse gas. Algae were grown in a high-performance cylindrical photobioreactor (PBR) with internal lighting in batch mode under controlled conditions. As a physiological response, growth, and photosynthesis parameters (PhytoPAM), biomolecules (carbohydrates, proteins, lipids total, fatty acid composition, chlorophyll a, and carotenoids), and antioxidant potential were evaluated. We complement the study with an analysis of the biomass by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and thermogravimetry (TG). The results showed that Desmodesmus spinosus had the highest yield of algal biomass (2.4 g L-1), in addition to presenting high levels of chlorophyll a, and total carotenoids, as well as Monoraphidium indicum. As for the fatty acid composition, Nannochloropsis gaditana stood out in the production of eicosapentaenoic acid (EPA). However, Kirchneriella aperta stood out in the parameters: antioxidant activity (69%), protein and carbohydrate content, photosynthetic rates (~0.80), and a higher rate of CO2 fixation. FTIR showed that the species with the highest lipid content were in Chlorophyta N. gaditana, K. aperta, M. indicum, Chlorolobion guanense, and Ankistrodesmus densus. TG showed 3 stages of thermal decomposition for all species. The microalgae K. aperta was selected for the study of biochemical manipulation. In it, the alga was exposed to different colors of light and copper concentration, alone and in combination. We showed that copper and isolated light colors resulted in higher concentrations of biomolecules compared to the combined factors and the control. Finally, a large-scale test (250 L) using the microalgae Chlorella fusca was carried out in a raceway reactor maintained in an oven. Developed in Spain, this study showed that real-time monitoring of photosynthesis showed rETR values twice as high compared to spot analysis performed in the laboratory. In addition, the microalgae C. fusca showed high concentrations of photoprotective compounds. The present results provide relevant information on the physiology, photosynthesis, and biochemical characterization of different microalgae and highlight potential species for further investigation with the aim of commercial applications. | eng |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | por |
dc.description.sponsorship | Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) | por |
dc.language.iso | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | * |
dc.subject | Bioprospecção | por |
dc.subject | Microalgas | por |
dc.subject | Composição bioquímica | por |
dc.subject | Fotossíntese | por |
dc.subject | Bioprospecting | eng |
dc.subject | Microalgae | eng |
dc.subject | Biochemical composition | eng |
dc.subject | Photosynthesis | eng |
dc.title | Caracterização de microalgas e cianobactérias: abordagens ecofisiológica e biotecnológica | por |
dc.title.alternative | Characterization of microalgae and cyanobacteria: ecophysiological and biotechnological approaches | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.contributor.advisor1 | Lombardi, Ana Teresa | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/6737850858443813 | por |
dc.description.resumo | As microalgas são organismos fotossintéticos, em geral, de crescimento rápido, com necessidades nutricionais simples e plasticidade fisiológica. Produzem biomoléculas em grande variedade e muitas de alto valor agregado. Em comparação com o número de espécies conhecidas, poucas são comercialmente usadas e descritas em relação à composição bioquímica. Esta pesquisa teve como objetivo principal investigar a fisiologia de microalgas com uma abordagem biotecnológica. Iniciamos o estudo investigando 12 cepas, incluindo organismos dos grupos Bacillariophyta, Cyanobacteria e Chlorophyta e uma cepa escolhida para ser submetida à manipulação bioquímica. A fixação de CO2 foi quantificada visando associar a produtividade de microalgas com a redução de um importante gás de efeito estufa. As algas foram cultivadas em fotobiorreator cilíndrico de alto desempenho (PBR) com iluminação interna em modo batelada sob condições controladas. Como resposta fisiológica avaliaram-se parâmetros de crescimento e fotossíntese (PhytoPAM), biomoléculas (carboidratos, proteínas e lipídios totais, composição de ácidos graxos, clorofila a e carotenoides) e potencial antioxidante. Complementamos o estudo com análise da biomassa por espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e termogravimetria (TG). Os resultados mostraram que Desmodesmus spinosus teve o maior rendimento de biomassa algal (2,4 g L-1), além de apresentar teores de clorofila a e carotenoides totais elevados, assim como Monoraphidium indicum. Quanto à composição de ácidos graxos, Nannochloropsis gaditana destacou-se na produção de ácido eicosapentaenoico (EPA). Entretanto, Kirchneriella aperta foi destaque nos parâmetros: atividade antioxidante (69%), conteúdo de proteínas e carboidratos, taxas fotossintéticas (~0,80) e maior taxa de fixação de CO2. FTIR mostrou que as espécies com o maior teor lipídico foram nas Chlorophyta N. gaditana, K. aperta, M. indicum, Chlorolobion guanense e Ankistrodesmus densus. TG mostrou 3 estágios de decomposição térmica para todas as espécies. A microalga K. aperta foi selecionada para estudo da manipulação bioquímica. Nele, a alga foi exposta às diferentes cores de luz e concentração de cobre, isolados e em combinação. Mostramos que o cobre e as cores de luz de isolados resultaram em maiores concentrações de biomoléculas em comparação com os fatores combinados e com o controle. Por fim, um ensaio de ampliação de escala (250 L) empregando-se a microalga Chlorella fusca foi realizado em reator do tipo raceway mantido em estufa. Desenvolvido na Espanha, esse estudo mostrou que o monitoramento da fotossíntese em tempo real apresentou valores de rETR duas vezes maior em comparação com análise pontual efetuada em laboratório. Além disso, a microalga C. fusca apresentou altas concentrações de compostos fotoprotetores. Os presentes resultados fornecem informações relevantes sobre a fisiologia, fotossíntese e caracterização bioquímica de diferentes microalgas e destacam espécies potenciais para prosseguir investigação com objetivo de aplicações comerciais. | por |
dc.publisher.initials | UFSCar | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Ecologia e Recursos Naturais - PPGERN | por |
dc.subject.cnpq | CIENCIAS BIOLOGICAS::BOTANICA::BOTANICA APLICADA | por |
dc.description.sponsorshipId | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES) - Código de Financiamento 001. | por |
dc.description.sponsorshipId | Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), Processo n°: 2019/07579-0 | por |
dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/7039615915524889 | por |