Cultivation of Microalgae: Lipid Production, Evaluation of Antioxidant Capacity and Modeling of Growth and Lipid Production

Harwati, Theresia Umi

Zwei Stämme von Mikroalgen wurden mit Blick auf die Biomassekonzentration, den gesamt Lipidgehalt, den Fettsäuregehalt und die Fettsäurezusammensetzung analysiert. Die beiden Stämme waren eine Süßwasser- und eine Meerwassermikroalge namentlich Chlorococcum sp. bzw. Nannochloropsis sp. Die Wirkungen der Lichtintensität, der Photoperiode, unterschiedlicher Nitratkonzentration, verschiedener Kohlenstoffquellen, dem Salzgehalt und von CO2-Begasung wurden untersucht und ihr Einfluss auf die Biomassekonzentration, dem Gesamtlipid- und Fettsäuregehalt und die Fettsäurezusammensetzung bei beiden Stämmen analysiert. Chlorococcum sp. und Nannochloropsis sp. konnten unter photoautotrophen und mixtrophen Bedingungen Lipide produzieren. Der Gesamtlipidgehalt konnte bis zu 56% der Trockenmasse in der Mikroalge Chlorococcum sp. erhöht werden. Die Mikroalge Nannochloropsis sp. akkumulierte Lipide bis zu 48% der Trockenmasse. Die Fettsäureanteile waren Palmitinsäure (C16:0), Ölsäure (C18:1), Linolsäure (C18:2) und Linolensäure (C18:3). Die antioxidative Wirkung, der Gesamt-Phenolgehalt und der Gesamt-Carotinoidgehalt von zwei Mikroalgen wurden evaluiert. Die Zusammensetzung der Nährböden beeinflusste die antioxidative Wirkung sowie den Gesamt-Phenolgehalt und den Gesamt-Carotinoidgehalt. Basierend auf der Antioxidans-Untersuchung (DPPH) zeigten Chlorococcum sp. und Nannochloropsis sp. antioxidative Wirkung. Das Algenwachstum und die Lipidbildung wurden unter photoautotrophen und mixotrophen Bedingungen für Chlorococcum sp. modelliert. Ein mathematisches Modell wurde vorgestellt, um zu verstehen, welche Faktoren die Biomasse-und Lipidproduktion beeinflussen. Die optimalen Werte der Parameter des mathematischen Modells wurden für die Logistische und Luedeking-Piret Gleichungen bestimmt. Das erhaltene Modell zeigte eine zufriedenstellende Übereinstimmung mit den experimentellen Ergebnissen.

Two strains of microalgae were studied with regards to biomass concentration, total lipid content and fatty acid content and composition. The strains were a freshwater and a marine microalga, Chlorococcum sp. and Nannochloropsis sp., respectively. The effects of light intensity, photoperiod, various nitrate concentration, various carbon sources, salinity, and utilization of CO2 on biomass concentration, total lipid content, fatty acid content and composition in two strains of microalgae were studied. Lipids in Chlorococcum sp. and Nannochloropsis sp. can be produced under photoautotrophic and mixotrophic conditions. A total lipid content up to 56% of dry weight was achieved in the microalga Chlorococcum sp. The microalga Nannochloropsis sp. accumulated lipids up to 48% of dry weight. The composition of fatty acids was palmitic acid (C16:0), oleic acid (C18:1), linoleic acid (C18:2) and linolenic acid (18:3). The antioxidant capacity, total phenolic content and total carotenoid content of two microalgae strains were evaluated. Medium composition influenced antioxidant capacity and total phenolic and carotenoid content. Based on the antioxidant assay (DPPH), Chlorococcum sp. and Nannochloropsis sp. showed antioxidant activity. The growth of algae and lipid formation were modeled for Chlorococcum sp. under photoautotrophic and mixotrophic conditions. A mathematical model was developed in order to help to understand the factors that influence the biomass and lipid production. The optimum values of the mathematical model parameters were determined for logistic and Luedeking-Piret equations. The obtained model showed a satisfactory fit with the experimental results.

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Harwati, Theresia Umi: Cultivation of Microalgae: Lipid Production, Evaluation of Antioxidant Capacity and Modeling of Growth and Lipid Production. 2013.

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