Phycocyanin production by Aphanothece microscopica Nägeli from sugarcane vinasse

Microalgae cultivation has a great diversity of applications. Pigments produced by microalgae are largely used in many industries, such as food, pharmaceutical and cosmetics. Phycobiliproteins are photosynthetic pigments that capture around 50% of the light needed to maintain the metabolism of cyanobacteria. A big advantage for the use of microorganisms to produce pigments is that they can assimilate low-cost energy sources, including wastewaters. In this context, the present work proposed to evaluate the production of phycocyanin by Aphanothece microscopica Nägeli, through its cultivation in vinasse, an effluent generated abundantly in Brazil. The mixotrophic cultivation of A. microscopica in BG11 medium supplemented with vinasse showed superior performance than the photoautotrophic growth, in terms of phycocyanin accumulation, with specific rate of production (μP) and maximum productivity (Prodmax) of 9.86 mg phycocyanin mg biomass/h and 0.0047 mg phycocyanin/L/h, respectively. For the heterotrophic cultivation, the highest phycocyanin production occurred after 6 hours, with μP and Prodmax of 22.59 mg phycocyanin/mg biomass/h and 0.0067 mg phycocyanin/L/h, respectively. No statistically significant difference was found for wide ranges of pH, inoculum and salinity tested. The conditions which had the highest and lowest performance relative to μPmax were selected for further experiments on a benchtop bioreactor. The condition with the highest μPmax showed maximum productivity of 49.18 mg phycocyanin/mg biomass/h, and the lowest, 33.83 mg phycocyanin/mg biomass. Phycocyanin extraction with hydrochloric acid 12 mol/L was the most efficient method, yielding up to 5,6 times more phycocyanin than sonication with glass pearls and phosphate buffer extractions . A. microscopica biomass contained 4.6% of proteins and 6.38% of lipids. Those results show that vinasse can be used as a supplement for the production of phycocyanin by A. microscopica.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)O cultivo de microalgas apresenta grande diversidade de aplicações. Os pigmentos extraídos de microalgas podem ser amplamente utilizados em várias indústrias, incluindo a alimentícia, farmacêutica e cosmética. As ficobiliproteínas são pigmentos fotossintéticos e capturam cerca de 50% da luz necessária para manutenção do metabolismo das cianobactérias. Uma grande vantagem da utilização de micro-organismos é que estes podem assimilar fontes de energia de baixo custo, incluindo águas residuárias. Neste contexto, o presente trabalho propôs a avaliação da produção de ficocianina por Aphanothece microscopica Nägeli a partir de vinhaça, um efluente produzido em larga escala no Brasil. O cultivo mixotrófico de A. microscopica em meio BG11 suplementado com vinhaça apresentou desempenho superior ao cultivo fotoautotrófico em termos de acúmulo de ficocianina, com velocidade específica de produção (μP) e produtividade máxima (Prodmáx) de 9,86 mg ficocianina/mg biomassa/h e 0,0047 mg ficocianina/L/h, respectivamente. Para o cultivo heterotrófico, a maior produção de ficocianina ocorreu após 6 horas, com μP e Prodmáx de 22,59 mg ficocianina/mg biomassa/h e 0,0067 mg ficocianina/L/h, respectivamente. Não foram encontradas diferenças significativas na produção de ficocianina para amplas faixas de pH, inóculo e salinidade testadas; as condições que obtiveram o melhor e pior desempenho em termos de μPmáx foram selecionadas para se avaliar a produção do pigmento em processo escalonado. A condição de melhor desempenho apresentou μPmáx de 49,18 mg ficocianina/mg biomassa/h, e a pior, 33,83 mg ficocianina/mg biomassa/h. A extração de ficocianina com ácido clorídrico 12 mol/L mostrou-se até 5,6 vezes mais eficiente do que a sonicação com pérolas de vidro e tampão fosfato. A biomassa de A. microscopica apresentou 4,6% de proteínas e 6,38% de lipídios. Os resultados indicam que a vinhaça pode ser utilizada como suplemento para a produção de ficocianina por A. microscopica