Cultivation of microalgae Spirulina platensis (Arthrospira platensis) from biological treatment of swine wastewater

The microalgae biomass production from swine wastewater is a possible solution for the environmental impact generated by wastewater discharge into water sources. The biomass can be added to fish feed, which can be used in the formulation of meat products. This work addresses the adaptation of the microalgae Spirulina platensis (Arthrospira platensis) in swine wastewater and the study of the best dilution of the wastewater for maximum biomass production and for removal of Chemical Oxygen Demand (COD), ammonia and phosphorous to the microalgae. The cultivation of Spirulina platensis, strain Paracas presented maximum cellular concentrations and maximum specific growth rates in the wastewater concentration of 5.0 and 8.5%. The highest COD removals occurred with 26.5 and 30.0% of wastewater in the medium. The maximum removal of total phosphorous (41.6%), was with 8.5% of wastewater, which is related to the microalgae growth. The results of Spirulina culture in the swine wastewater demonstrated the possibility of using these microalgae for the COD and phosphorous removal and for biomass production.

Biossorção passiva de cromo (VI) através da microalga Spirulina platensis

Effluents containing toxic metals are dangerous and more economical, efficient and environmentally friendly treatments must be studied, with the biosorption process with microbial biomass constituting an efficient solution. Thus, the ability of Spirulina platensis biomass for removing chromium (VI) using passive and active biosorption was evaluated. Inactive microalgae biomass and synthetic solution containing chromium (VI) were used to evaluate important factors in the process and biomass biosorption ability. Results of the experiments showed that microalgae have potential for biosorption of chromium (VI), attaining removal of 100.39 mg g-1, and that pH was the variable with the greatest influence on the process.

Spirulina platensis: process optimization to obtain biomass

Spirulina platensis is a photoautotrophic mesophilic cyanobacterium. Its main sources of nutrients are nitrate, urea, and ammonium salts. Spirulina cultivation requires temperature, light intensity, and nutrient content control. This microalgae has been studied and used commercially due to its therapeutic and antioxidant potential. In addition, several studies have reported its ability to use CO2, its immune activity, and use as an adjuvant nutritive factor in the treatment of obesity. The objective of this study is the production of biomass of S. platensis using different rates of stirring, nitrogen source, amount of micronutrients, and luminosity. A 2(4) experimental design with the following factors: stirring (120 and 140 RPM), amount of nitrogen (1.5 and 2.5 g/L), amount of micronutrients (0,25 and 0,75 mL/L) (11 and 15 W), and luminosity was used. Fermentation was performed in a 500 mL conical flask with 250 mL of culture medium and 10% inoculum in an incubator with controlled stirring and luminosity. Fermentation was monitored using a spectrophotometer (560 nm), and each fermentation lasted 15 days. Of the parameters studied, luminosity is the one with the highest significance, followed by the amount of nitrogen and the interaction between stirring and micronutrients. Maximum production of biomass for 15 days was 2.70 g/L under the following conditions: luminosity15W; stirring, 120 RPM; source of nitrogen, 1.5 g/L; and micronutrients, 0.75 mL/L.

Influência da ingestão de biomassas de spirulina (Arthrospira sp.) sobre o peso corporal e consumo de ração em ratos

Neste trabalho verificou-se a influência do consumo de biomassas provenientes de três diferentes origens sobre o peso corporal e consumo de ração em ratos Wistar, machos e adultos. Grupos que consumiram 5% ou 10% (p/p) da biomassa foram comparados com um controle. A biomassa I não promoveu diferença significativa no consumo de ração ou peso corporal dos três grupos. A biomassa II não causou diferença significativa no peso corporal, mas sim no consumo de ração. A biomassa III não causou diferença significativa no consumo de ração, nem no peso corporal, mas houve tendência de maior ganho de peso para o grupo que consumiu a ração contendo 10% de spirulina. Os resultados obtidos indicam que diferentes biomassas podem apresentar diferentes propriedades, mas não confirmam a alegação de que a spirulina pode levar a diminuição de peso ou de consumo de alimento.

Biomass production by Arthrospira platensis under different culture conditions

In biotechnological processes, the culture media components are responsible for high costs and exert a strong influence on the cyanobacteria behavior. The objective of this study was to evaluate the Arthrospira platensis growth potential for biomass production under different cultivation conditions using an experimental design. Three factors that are important for cyanobacteria growth were evaluated: sodium bicarbonate (9 to 18 g/l), sodium nitrate (1.25 to 2.5 g/l), and irradiance (20 to 120 µmol photons/m2.s–1). The results showed that the concentration of NaNO3 in the A. platensis medium can be reduced, resulting in increased concentrations of biomass produced. There was a higher biomass production due to the increase in the concentration of NaHCO3 and irradiance, mainly when these two factors varied tending towards the highest values studied. The results demonstrate the potential to produce Arthrospira platensis with lower costs and effluent generation without affecting cultivation performance.

Production of phycobiliproteins by Arthrospira platensis under different lightconditions for application in food products

There has been an increase in investment in research on new sources of natural pigments for food application. Some cyanobacteria can change the structures responsible for light harvesting and cellular processes according to the wavelength and light intensity. This phenomenon has been described as complementary chromatic adaptation. The present study aimed to investigate the growth of Arthrospira platensis using different light qualities, irradiance, and wavelength by evaluating the production of biomass, proteins, and phycobiliproteins. The occurrence of the chromatic adaptation phenomenon in this cyanobacterium was also investigated. The microorganism used in this study, A. platensis, was grown in a Zarrouk medium under three irradiance levels, 50, 100, and 150 μmol fotons.m–2.s–1 with illumination provided by white and green fluorescent lamps. The condition of 150 µmol fotons.m–2.s–1 white light was the one that promoted the highest biomass production of A. platensis cultures (2115.24 mg.L–1). There was no difference in the production of total protein and total phycobiliproteins under the studied conditions. It is likely that the large supply of nitrogen in the Zarrouk medium was sufficient for cell growth and maintenance, and it supplied the production of accessory pigments composed of protein. Finally, there was no evidence of the complementary chromatic adaptation phenomenon in A. platensis cultivated under green light. Moreover, this condition did not increase phycocyanin production.

Influência do consumo de diferentes níveis de Spirulina no desenvolvimento e perfil lipídico de ratos

Spirulina é uma cianobactéria que vem sendo produzida e estudada por suas propriedades nutricionais e por seus benefícios à saúde. Neste estudo, avaliou-se a influência de dietas acrescidas de diferentes concentrações de Spirulina sobre o desenvolvimento corporal e o perfil lipídico de ratos. Foram utilizados 24 ratos Wistar, alimentados, durante 40 dias, com quatro dietas isoproteicas (10%) distintas, sendo seis animais por grupo: 1) Dieta controle (AIN93G adaptada); 2) Dieta S1 (8,8% de Spirulina); 3) Dieta S2 (17,6% de Spirulina); 4) Dieta S3 (26,4% de Spirulina). Foram avaliados parâmetros nutricionais e o perfil lipídico dos animais, cujos dados foram analisados estatisticamente por Análise de Variância, seguida do teste de Tukey, a 5% de significância (p ≤ 0,05). O tratamento com 8,8% de Spirulina mostrou-se equivalente ao controle, apresentando respostas mais adequadas de CEA, medidas de crescimento e lipídios séricos. Já o S2 não foi capaz de promover um bom desenvolvimento corporal, comparado com o do controle, além de elevar os níveis de colesterol total e LDL-c. O tratamento S3 apresentou somente valores estatisticamente diferentes de HDL-c, quando comparado com os do controle (p ≤ 0,05). Conclui-se que, no tempo e condições do estudo, o tratamento S3, único com Spirulina como fonte exclusiva de proteína, foi capaz de substituir a fonte proteica padrão (caseína) na dieta para roedores, promovendo o adequado desenvolvimento corporal e lipídico dos animais.

Aegla platensis Schmitt, 1942 (Decapoda: Anomura) um predador de imaturos de Simuliidae (Diptera: Culicomorpha)

Observações de campo e de laboratório evidenciaram, pela primeira vez, a predação preferencial, de larvas e pupas de simulídeos pelo crustáceo. Aegla platensis Schmitt, 1942. Foram feitas observações de campo e coletas no arroio Carpintaria, Município de Dois Irmãos, Rio Grande do Sul, Brasil. É ressaltada a possibilidade de ser usado esse caranguejo em manejo integrado no controle de simulídeos.

Hallazgo de Triatoma platensis Neiva, 1913 (Hemiptera, Triatominae) en el estado brasileño de "Rio Grande do Sul"

Triatoma platensis Neiva 1913 (Hemiptera, Triatominae), especie ornitófila, con área de dispersión conocida en Argentina, Bolivia, Paraguay y Uruguay es notificada en un primer registro para Brasil. Hallada en el municipio de Uruguaiana (Río Grande do Sul) en nidos de Anumbius annumbi (Vieillot, 1817) (Passeriformes, Furnariidae) donde cohabitaba con cricétidos de la especie Orizomys flavescens. Ningún ejemplar de los siete colectados se presentó infectado por Trypanosoma cruzi.

Morfometria comparada de Triatoma infestans, T. rubrovaria e T. platensis (Hemiptera, Reduviidae, Triatominae) do Uruguai

No Uruguai, são conhecidas 10 espécies de triatomíneos com importância epidemiológica variável, dentre as quais destacamse Triatoma infestans (Klug, 1834) e T. rubrovaria (Blanchard, 1843), consideradas as principais espécies vetoras. Triatoma platensis Neiva, 1913, apesar de ser uma espécie silvestre, pode conviver com T. infestans em galinheiros, chegando a gerar híbridos férteis. Estas três espécies fazem parte do "complexo T. infestans", formado por cinco espécies. Devido à importância epidemiológica dessas espécies no Uruguai e com a finalidade de ampliar o conjunto dos parâmetros morfológicos diferenciais destas espécies apresentamos uma abordagem morfométrica comparativa da cabeça e do pronoto. Foram medidas quatro variáveis da cabeça e quatro do pronoto a partir de 50 machos e 50 fêmeas, de cada espécie, provenientes de criação de laboratório. O programa JMP foi utilizado para as análises de Componentes Principais (ACP) e Discriminante (AD). Os resultados demonstraram que os dois primeiros componentes principais (CP1 e CP2) exibem aproximadamente 77% da variação total. Os caracteres mais importantes para a distinção das espécies foram a região anteocular (RAO) e a região pós-ocular (RPO), indicando que a morfometria da cabeça se mostrou mais eficiente que o pronoto para diferenciar estas espécies. A análise discriminante possibilitou separar T. platensis e T. rubrovaria mas não foi capaz de separá-las de T. infestans.

Maturidade sexual morfológica de Aegla platensis (Crustacea, Decapoda, Anomura) no Lajeado Bonito, norte do estado do Rio Grande do Sul, Brasil

O tamanho da primeira maturação sexual (TPM) em Aegla platensis Schmitt, 1942 foi estimado através das mudanças nas proporções de dimensões corporais dos animais. Para isso, foram realizadas coletas mensais, de julho de 2007 a junho de 2008 no Lajeado Bonito (27º25'27''S, 53º24'39''W), um tributário de primeira ordem do Rio da Várzea, município de Frederico Westphalen, Rio Grande do Sul. Foram utilizados 437 machos com comprimento de cefalotórax (CC) variando de 6,00 mm a 31,75 mm e 368 fêmeas, com tamanhos entre 6,08 mm e 27,92 mm de CC. As seguintes dimensões corporais foram mensuradas em todos os indivíduos coletados: comprimento do cefalotórax (CC), largura do abdome (LA), comprimento do própodo do quelípodo direito (CPD) e comprimento do própodo do quelípodo esquerdo (CPE). Após o registro dessas medidas, os animais foram devolvidos ao mesmo local de captura. As análises de maturidade sexual morfológica foram realizadas com auxílio do software Mature 2, nas quais foram utilizadas as medidas de CC, considerada como variável independente e relacionada com as demais dimensões. As relações que melhor se ajustaram para estas análises, em machos, foram CPD x CC (TPM: CC=18,2 mm) e CPE x CC (TPM: CC=20,1 mm) e LA x CC (TPM: CC=16,5 mm) nas fêmeas.

Estudo morfológico de Limnogonus aduncus Drake & Harris, 1932 e Halobatopsis platensis (Berg, 1879) e suas genitálias externas (Hemiptera - Gerridae)

Com o intuito de elucidar a cosntituição da genitália masculina e criar novos parâmetros para serem usados em taxionomia, estudamos Limnogonus aduncus Drake & Harris, 1932 - Gerrinae e Halobatopsis platensis (Berg, 1879) - Trepobatinae, evidenciamenos 11 estruturas no falo e comprovamos uma nítida separação entre estas duas subfamílias, não só pela disposição como também pela forma do aparelho articular, vesica, falosoma, suporte do falosoma, conjuntiva e parâmetros.

Caracterização ácido-base da superfície de espécies mistas da alga Spirulina através de titulação potenciométrica e modelo de distribuição de sítios discretos

Acid base properties of mixed species of the microalgae Spirulina were studied by potentiometric titration in medium of 0.01 and 0.10 mols L-1 NaNO3 at 25.0±0.10 C using modified Gran functions or nonlinear regression techniques for data fitting. The discrete site distribution model was used, permitting the characterization of five classes of ionizable sites in both ionic media. This fact suggests that the chemical heterogeneity of the ionizable sites on the cell surface plays a major role on the acid-base properties of the suspension in comparison to electrostatic effects due to charge-charge interactions. The total of ionizable sites were 1.75±0.10 and 1.86±0.20 mmolsg-1 in ionic media of 0.01 and 0.10 mols L-1 NaNO3, respectively. A major contribution of carboxylic groups was observed with an average 34 and 22% of ionizable sites being titrated with conditional pcKa of 4.0 and 5.4, respectively. The remaining 44% of ionizable sites were divided in three classes with averaged conditional pcKa of 6.9, 8.7 and 10.12, which may be assigned respectively to imidazolic, aminic, and phenolic functionalities.

Perda química de carbono e cinética do crescimento celular em cultivos de Spirulina

Photosynthetic microorganism cultures, such as microalgae, represent one of the alternatives for fossil CO2 emissions mitigation. Carbon supply is the major cost component in microalgal cultures. Aiming to enhance the dissolved inorganic carbon uptake efficiency in microalgal cultures, Spirulina sp LEB-18 was cultivated in mediums containing NaHCO3 concentrations ranging from 2.8 to 100 g L-1. Results indicated that lower dissolved inorganic carbon concentratios (2.8 g L-1 NaHCO3) produce higher growth parameters (Xmax = 0.75 g L-1; Pmax = 0.145 g L-1 d-1; µmax = 0.254 d-1) and lower carbon losses (13.61%). At 50 g L-1 of NaHCO3 cell growth was inhibited and carbon losses reached 38.73%.

Extração e purificação de clorofila a, da alga Spirulina maxima: um experimento para os cursos de química

This work describes a simple and economical experiment for the extraction and purification of chlorophyll a from Spirulina maxima. Extraction and purification of natural compounds can be considered one of the most illustrative experiments that can be performed in Organic Chemistry courses. Particularly, the chromatography of dyes and pigments allows students to have a better comprehension of the chromatography separations. These compounds represent an important class of organic pigments applied in pharmaceutical, cosmetic, detergent compositions, and various other fields and can be extracted from plants and algae. To extract, separate and purify chlorophyll a from associated pigments such as xanthophylls, carotenes, and pheophytins, very costly processes are reported. The present approach is perfectly adequate for use in Chemistry experiments for undergraduate students.