Maestría en Procesos Biotecnológicos
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Item Efecto de diferentes fuentes de nitrógeno y de fósforo sobre la producción y la composición de la biomasa microalgal de Arthrospira (Spirulina) plantesis LMPA55(Escuela de Posgrado - Facultad Regional Buenos Aires, 2018-11-09) Mateucci, Ricardo; Busto, Víctor DanielSpirulina platensis fue la primer cianobacteria cultivada utilizando la biotecnología moderna. Su elevado contenido de proteínas, su composición particular en aminoácidos y ácidos grasos esenciales, y su contenido de vitaminas, hacen que resulte una microalga de interés para la alimentación humana y animal. No obstante, su biomasa resulta una fuente interesante de determinados productos como pigmentos y polisacáridos. Su uso se ha extendido desde la aplicación original en la alimentación, a la producción de productos químicos para diagnóstico clínico, investigación biológica, de uso cosmético y de aplicación terapéutica. Incluso ha sido considerada como materia prima potencial para la producción de biocombustibles. Los medios para el cultivo de microalgas están conformados por distintas sustancias que sirven de nutrientes para su crecimiento y desarrollo. Los nutrientes que los componen se pueden clasificar, según su concentración en macronutrientes y en micronutrientes. Los macronutrientes participan en la formación de las moléculas estructurales, mientras que los micronutrientes cumplen un papel metabólico específico en la fisiología celular. Por lo tanto, la composición del medio de cultivo en macronutrientes, en especial en fósforo y en nitrógeno, influye en el crecimiento de las microalgas, afectando a la velocidad de crecimiento, a la producción de biomasa y a su composición bioquímica. El medio de cultivo Zarrouk es el más comúnmente utilizado para el cultivo de S. platensis. El nitrato de sodio y el fosfato ácido de potasio son las fuentes de nitrógeno y de fósforo que lo componen. Se estudió la producción y la composición bioquímica de la biomasa para distintas concentraciones de estas fuentes. Se verificó que a bajas concentraciones de nitrato de sodio la velocidad específica de crecimiento de S. platensis manifestaba un aumento, lo que permitiría incrementar productividades con un menor costo de medio de cultivo. No obstante, a bajas concentraciones también se observó una disminución en los contenidos de proteínas y de ficocianina, dado que este pigmento podría ser utilizado como reserva frente una limitación de nitrógeno. En lo que respecta al fosfato ácido de potasio, no se observaron cambios significativos en la producción y la composición bioquímica de la biomasa, aún a bajas concentraciones, lo que se atribuiría a la capacidad de S. platensis para acumular fósforo en forma de gránulos de polifosfato. Dado que el costo de los nutrientes representa un 25% del costo total de producción en el cultivo de microalgas, es conveniente emplear fuentes de nitrógeno y de fósforo económicas, y que permitan conseguir productividades adecuadas. Tal es el caso de los fertilizantes (como la urea y los superfosfatos) que resultan ser fuentes alternativas de nutrientes económicamente atractivas. Se estudió en el efecto de distintas concentraciones de cloruro de amonio y de urea, en la producción y la composición bioquímica de la biomasa de S. platensis. A bajas concentraciones de urea se observaron incrementos en la producción de la biomasa, en la velocidad específica de crecimiento, en el contenido de lípidos y en el contenido de carbohidratos. Estos resultados conducirían a posibles mejoras en las productividades y a una disminución en el costo del medio del cultivo. Si bien el cloruro de amonio y la urea son fuentes de nitrógeno fácilmente asimilables por S. platensis, a determinadas concentraciones resultan tóxicas para la microalga debido al amoníaco que se genera a partir de las mismas. Este efecto inhibitorio pudo ser verificado para ambas fuentes. También se estudió el efecto de distintas concentraciones de fosfato monocálcico sobre S. platensis, el cual es parte de la composición de los fertilizantes superfosfato. Frente a esta fuente de fósforo no se observaron cambios significativos en la composición bioquímica de la biomasa, por lo que su uso resultaría atractivo dado que permitiría reducir el costo de cultivo. Sin embargo, la escasa solubilidad del fosfato monocálcico representa una desventaja para el cultivo por la turbidez que genera. Esta turbidez dificulta la penetración de la luz ocasionando una disminución del crecimiento y un consecuente descenso en las productividades.Item Influencia del mezclado en la producción de biomasa y composición bioquímica de Spirulina platensis LMPA-55.(Escuela de Posgrado - Facultad Regional Buenos Aires, 2018-10-30) Argumedo Moix, Maximiliano Cristian Javier; Busto, Víctor DanielLas cianobacterias son microorganismos eficientes en la conversión de energía solar y en la fijación de CO2. Además, producen una gran variedad de metabolitos de interés. Pueden ser utilizadas como suplementos en alimentación humana y de animales, como productos nutracéuticos, para el tratamiento de aguas residuales, en la industria de cosméticos y en la agricultura como biofertilizantes entre otros. Incluso en la actualidad son el centro de atención para la producción de biocombustibles. En este trabajo se estudió la influencia de distintos sistemas de mezclado sobre la producción de biomasa y la composición bioquímica de la cianobacteria Spirulina (Arthrospira) platensis. Se clasificó a cada sistema de mezclado como: agitación mecánica (Erlenmeyers agitados), agitación neumática (columnas de burbujeo), y una combinación de ambos sistemas de mezclado (biorreactor de tanque agitado). Se analizaron los parámetros cinéticos de crecimiento, como la velocidad específica de crecimiento (), el tiempo de duplicación (td) y el índice de crecimiento (IC). Se analizaron parámetros característicos y asociados a cada tipo de mezclado, como el coeficiente de transferencia de masa referido al CO2 (klaCO2), la velocidad de disipación de energía (P/V) y la longitud crítica del remolino de Kolmogorov (). Finalmente, se analizó la composición bioquímica de los cultivos (contenido de proteínas, hidratos de carbono, lípidos, y pigmentos). La producción de biomasa microalgal se encontró favorecida por el mezclado, ya que éste mejora el acceso a los nutrientes, el intercambio gaseoso y la disponibilidad de la luz. Se observó que la velocidad específica de crecimiento y la producción de biomasa de S. platensis fue en incremento a medida que se aumentaron la velocidad de agitación de los Erlenmeyers agitados y el caudal de aireación en las columnas de burbujeo, lo cual sería resultado del incremento del coeficiente de transferencia de CO2 (klaCO2). La adición de deflectores a los Erlenmeyers afectó positivamente al klaCO2, y en consecuencia a la producción de biomasa. La concentración de biomasa en el biorreactor de tanque agitado resultó menor a la obtenida en Erlenmeyers agitados, posiblemente por la baja relación superficie iluminada/volumen de cultivo, los fenómenos de sombreado celular, el estrés hidrodinámico y un valor inferior del klaCO2. Los cultivos de S. platensis llevados a cabo en columnas de burbujeo arrojaron los mejores resultados respecto a la concentración de biomasa microalgal, en comparación con el biorreactor de tanque agitado y los Erlenmeyers agitados. La composición bioquímica de S. platensis no se vió afectada por ninguno de los sistemas de mezclado para cada una de las biomoléculas evaluadas. Existiría una estrecha relación entre la producción de biomasa y el klaCO2 en todos los sistemas de cultivo evaluados, lo que posibilitaría la utilización del klaCO2 constante como criterio de escalado para el cultivo de S. platensis.