Comparación de la producción de pigmentos carotenoides por Haematococcus pluvialis y Phaffia rhodozyma Public Deposited
Different nutritional requirements and environmental conditions were evaluated for the green unicellular microalgae of sweet water Haematococcus pluvialis and the basidiomycetous yeast Phaffia rhodozyma NRLL-10921 (BMH-103) in order to determinate the best cultivation growth conditions and carotenoids production, mainly astaxanthin. Haematococcus pluvialis cultures were grown in 1000 mL Erlenmeyer flasks containing 700 mL of the following media: BBM, BG-11, FAB and BAR, temperature was regulated at 28°C and daily manual agitation or continuous aeration (0.5 v.v.m) continuous illumination (177 µmol photon m¯² s¯¹) or 12h light/12h dark cycle¹ (177 µmol photon m¯²s ¯¹), during 8 days. For the last medium, cultures were grown in 1000 mL Erlenmeyer flasks containing 700 mL BAR medium, incubated at 28oC, with continuous illumination (345 µmol photon m¯²s ¯¹) or the 12h light /12h dark cycle² (345 µmol photon m¯²s¯¹), and aeration or without aeration during 14 days. The cultures were inoculated with 140 mL BBM medium aerated in exponential phase. Kinetic experiments were carried out by triplicate. Maximum growth of H. pluvialis obtained ranged from 3.5 x 105 cells/mL in BBM medium at 28oC under continuous illumination ( 177 µmol photon m¯² s¯¹) of white fluorescent light, with continuous aeration ( 0.5 v.v.m). Meanwhile, maximal astaxanthin production was 98 mg/g biomass in BAR medium with continuous illumination (345 µmol photon m¯² s¯¹ ), with 1g/L of sodium acetate and without aeration Phaffia rhodozyma cultures were grown in to 250 mL baffled Erlenmeyer flasks containing 50 mL of coconut milk or YM or YPG media and incubated in a gyrating shaker (Gyrating Water Batch Shaker model G76, New Brunswick Scientific. Edison, N.J. U.S.A.) at 150 rpm and 22°C, for 5 days. Kinetic experiments were carried out in triplicate. The cell inoculum was obtained from a conservation tube and then grown into a 250 mL baffled flask containing 50 mL of YM medium (1.0% glucose, 0.5% peptone, 0.3% malt extract, 0.3% yeast extract), at constant temperature of 22°C and stirrer speed of 150 r.p.m., for 48 h. Fresh medium was then inoculated with the seed culture at 10% volume. The yeast grew at the same culture conditions. P. rhodozyma reaches a higher density and produced more pigment when is grown in medium containing coconut milk. The wild type strain, P. rhodozyma (NRRL10921 ), reached a growth of 9.2 gL¯¹, when grew in coconut milk at 22°C and 150 rpm . Meanwhile, the astaxanthin production was of 850 mg/g yeast., at 120 h. On the other hand, in the control medium YM, the yeast reached a lower growth of 4.6 gL¯¹ , with an astaxanthin production of 450 µg/g yeast. at 120 h. In a parallel experiment the mutant strain, P. rhodozyma R1, produced a biomass of 6.2 gL¯¹ with coconut milk culture medium. Meanwhile, the astaxanthin production was of 1844 mg/g yeast, at 120 h. On the other hand, in the control medium YM, the yeast reached again a lower growth of 4.7 gL¯¹, delivering an astaxanthin production of 1060 µg/g yeast at 120 h.
En el presente estudio se analizó el efecto de diferentes factores ambientales y nutricionales en la producción de pigmentos carotenoides, particularmente astaxantina, a partir de la la microalga verde unicelular Haematococcus pluvialis y la levadura basidomiceta Phaffia rhodozyma NRLL-10921 (BMH-103) Para la producción de carotenoides con H. pluvialis se empleó un cultivó por lote, en matraces Erlenmeyer de 1000 mL de capacidad total con 700 mL de medio de cultivo (BBM, FB, BG-11 y BAR) y 10% de inóculo v/v en fase exponencial de H. pluvialis. Se estudió el efecto de diferente composición de medios de cultivos, medios (BBM, FB, BG-11 y BAR) en la producción de astaxantina por H. pluvialis. Las condiciones de cultivo empleadas fueron: 1. luz continua con suministro de aire, 2. luz continua sin aire, 3. fotoperiodo (12 h luz/ 12 h oscuridad) con suministro de aire y 4. fotoperiodo (12 h luz/ 12 h oscuridad) sin aire. Intensidad luminosa de 177 µmol fotones m¯² s ¯¹ y 28°C. Los resultados mostraron que el mayor crecimiento o producción de células verdes se obtuvo en el medio BBM con 35 x 10⁴ cel/mL . Mientras que la mayor producción de astaxantina se obtuvo en el medio BAR con 6 mg/g biomasa seca a las 216 h. Por lo que seleccionó el medio BBM para el cultivo de células verdes y se uso como inóculo en el medio BAR para la producción de astaxantina. El medio BAR (700 ml) en matrices Erlenmeyer de 1000ml se inoculó con 20% de células cultivadas en medio BBM en fase exponencial.. Los cultivos se incubaron con mayor intensidad luminosa, 345 µmol fotones m¯² s ¯¹, luz continua con suministro de aire y sin aire y fotoperiodo 12 h luz / 12 h oscuridad con suministro de aire y sin aire. Observándose que conforme aumentaba la concentración de astaxantina el contenido de clorofila a fue disminuyendo hasta casi desaparecer, presentando una mayor concentración de astaxantina en los cultivos no aireados y con iluminación continua (98 mg/ g biomasa seca). Los experimentos para la producción de carotenoides con P. rhodozyma se llevaron a cabo en matraces Erlenmeyer con mamparas de 250 mL de capacidad total con 50 mL de medio de cultivo y 10% de inóculo v/v en fase exponencial. Los cultivos se incubaron en agitación a 150 r.p.m, temperatura constante (22oC) y pH=4.5 durante 120 h. Se estudió el efecto de tres medios de cultivo YM, YPG y agua de coco, en la producción de astaxantina. Los resultados obtenidos mostraron que P. rhodozyma alcanzó un mayor crecimiento y una mayor producción de astaxantina en el medio de agua de coco ya que se obtuvo 1.9 veces más concentración de astaxantina, 850 µg /g lev con respecto al medio YM (450 µg/glev) y 2.7 veces más que en el YPG (310 µg/glev). Los resultados reflejaron indudablemente que el agua de coco residual es un excelente medio de cultivo para la producción de astaxantina a partir de P. rhodozyma ya que se alcanzó mayor síntesis de astaxantina que en otros estudios. En cuanto a las dos cepas estudiadas se determinó que H. pluvialis es más eficiente para la producción de astaxantina.
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