Ottimizzazione della produttività di alghe unicellulari per la produzione di molecole di interesse industriale

In the last decade, microalgae have been a valuable and interesting alternative for the production of bioactive molecules of high commercial value. Biomolecules derived from these organisms are already used in different fields of application such as nutraceuticals, cosmeceuticals, animal feed, and bioenergy. Microalgae are also a possible solution to the growing demand for food for human consumption, thanks to their rich qualitative composition in proteins, vitamins, fatty acids, and minerals. This research focuses on the effect of exogenous organic carbon on the productivity of different algal strains in mixotrophic cultivation. The cultivation of microalgae based on organic carbon substrates (OCS) can represent a solid alternative to common autotrophic cultivation systems, significantly increasing the productivity of biomass. For the study three organisms were selected: a green microalga, Chlorella zofingiensis CCAP 211.14 and two acidophilic red microalgae: Galdieria sulphuraria SAG 21.72 and Cyanidium caldarium SAG 16.19. The prepared cultures have been kept in photoautotrophy in semi-continuous mode for a prolonged period of time through systematic dilutions. The response to the cultivation in mixotrophy, in the different algal species, has been evaluated through analyses related to the growth trend, biomass productivity and the extraction and quantification of pigments. C. zofingiensis doubled in just 24 hours with a glucose concentration of 18g/L. In this condition, in depletion of nitrogen, there was a significant induction of carotenoid production, already detectable at 48 hours. The two red microalgae do not respond in the same way to mixotrophy: a significant increase in the growth rate is observed only in G. sulphuraria.

Nell’ultimo decennio, le microalghe hanno rappresentato una valida e interessante alternativa per la produzione di molecole bioattive dall’alto valore commerciale. Le biomolecole derivanti da questi organismi sono già utilizzate in diversi campi di applicazione come nutraceutica, cosmeceutica, alimentazione animale, bioenergia. Le microalghe rappresentano, inoltre, una possibile soluzione alla crescente richiesta di cibo a consumo umano, grazie alla loro ricca composizione qualitativa in proteine, vitamine, acidi grassi, minerali. Tale ricerca si focalizza sull'effetto del carbonio organico esogeno sulla produttività di diversi ceppi algali in coltivazione mixotrofica. La coltivazione di microalghe a base di substrati di carbonio organico (OCS) può rappresentare una valida alternativa ai comuni sistemi di coltivazione autotrofi, aumentando in modo significativo la produttività della biomassa. Sono stati selezionati tre organismi per lo studio: una microalga verde, Chlorella zofingiensis CCAP 211.14 e due microalghe rosse acidofile: Galdieria sulphuraria SAG 21.72 e Cyanidium caldarium SAG 16.19. Le colture allestite sono state mantenute in fotoautotrofia in modalità di semicontinuo per un periodo di tempo prolungato attraverso sistematiche diluzioni. La risposta alla coltivazione in mixotrofia, nelle diverse specie algali, è stata valutata mediante analisi relative all’andamento della crescita, alla produttività di biomassa e all’estrazione e quantificazione di pigmenti. In C. zofingiensis si è riusciti ad ottenere valori di biomassa (g/L) raddoppiati in sole 24 ore con concentrazione di glucosio pari a 18g/L. In questa condizione, in carenza di azoto, si è registrato un’induzione significativa della produzione di carotenoidi, già rilevabile alle 48 ore. Le due microalghe rosse non rispondono in modo identico al sistema di coltivazione in mixotrofia: si osserva un aumento significativo del tasso di crescita solo in G. sulphuraria.