Análisis de la optimización de un medio de cultivo artesanal para la producción de ficocianina a partir de Arthrospira platensis
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http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/29436| Title: | Análisis de la optimización de un medio de cultivo artesanal para la producción de ficocianina a partir de Arthrospira platensis |
| Authors: | Castro Reyes, Kimberly Susana |
| Advisor: | Freire Balseca, Daniel Alberto |
| Abstract: | Arthrospira platensis (spirulina) is a cyanobacterium known worldwide for being considered a superfood, since it contains large amounts of proteins, fatty acids and vitamins. The cost and composition of the culture medium for its growth have been the main challenges in the production of this microalga. The present study focused on optimizing two nitrogen sources (urea and potassium nitrate) to maximize the growth of A. platensis and the production of phycocyanin, a photosynthetic pigment of great commercial value. Optimization was performed by response surface methodology (RSM) using a central composite design (CCD), constituted of two factors and five concentration levels. The CCD evaluated the effects of the factors on the response variables, for which nine treatments with two replications were carried out. In addition, a quadratic polynomial model was used to predict the responses. Analysis of variance (ANOVA) was used to validate the chosen model, which revealed that different urea concentrations were statistically significant (p < 0.05) on biomass and phycocyanin production. However, KNO3 showed no significant influence on the response variables. For biomass and phycocyanin the R2 values were 0.84 and 0.82, respectively; which denotes that the quadratic models were satisfactory for analyzing factor-response interactions. MSR analysis indicated that the optimum concentrations of the factors KNO3 and urea to maximize the response variables were 4.5 g/L and 0.101 g/L, respectively. Under optimal conditions, the experimental values of biomass and phycocyanin showed agreement with the predicted values. Additionally, the consumption trend of the nutrients nitrates, sulfates, phosphates and ammonia was evaluated; the correlation of the factors urea and KNO3 with ammonia and nitrate concentrations, respectively, was also analyzed. Finally, the experimental results showed that urea concentration has a great influence on the response variables. Moreover, the experimental values agree with the predicted values, confirming the suitability of the model. The effectiveness of using MSR to optimize the concentrations of the studied factors was also evaluated. |
| Translated abstract: | Arthrospira platensis (espirulina), es una cianobacteria mundialmente conocida por ser considerada como superalimento, porque posee grandes cantidades de proteínas, ácidos grasos y vitaminas. El costo y la composición del medio de cultivo para su crecimiento han sido los principales desafíos en la producción de esta microalga. El presente estudio se centró en optimizar dos fuentes de nitrógeno (urea y nitrato de potasio) para maximizar el crecimiento de A. platensis y la producción de ficocianina, pigmento fotosintético de gran valor comercial. La optimización se realizó mediante la metodología de superficie de respuesta (MSR) utilizando un diseño central compuesto (DCC), conformado por dos factores y cinco niveles de concentración. El DCC evaluó los efectos los dos factores sobre las variables de respuesta; se llevaron a cabo nueve tratamientos con dos repeticiones. Además, se utilizó un modelo polinomial cuadrático para predecir las respuestas. El análisis de varianza (ANOVA) fue utilizado para validar el modelo escogido, que reveló que las distintas concentraciones de urea fueron estadísticamente significativas (p < 0,05) en la biomasa y la producción de ficocianina. Sin embargo, el nitrato de potasio (KNO3) no demostró influencia significativa en las variables de respuesta. Para biomasa y ficocianina los valores de R2 fueron de 0.84 y 0.82, respectivamente; que denota que los modelos cuadráticos fueron satisfactorios para analizar las interacciones entre factores y respuestas. El análisis MSR indicó que las concentraciones óptimas de los factores KNO3 y urea para maximizar las variables de respuesta fueron 4.5 g/L y 0.101 g/L, respectivamente. En condiciones óptimas, los valores experimentales de biomasa y ficocianina mostraron concordancia con los valores predichos. Adicionalmente, se evaluó la tendencia de consumo de los nutrientes: nitratos, sulfatos, fosfatos y amoniaco; también se analizó la correlación de los factores urea y KNO3 con las concentraciones de amoniaco y nitratos, respectivamente. Finalmente, los resultados experimentales demostraron que la concentración de urea tiene gran influencia en las variables de respuesta. Además, los valores experimentales coinciden con los valores previstos, lo que confirma la idoneidad del modelo. También se evaluó la eficacia de utilizar la MSR para optimizar las concentraciones de los factores estudiados. |
| Keywords: | BIOTECNOLOGÍA ARTHROSPIRA PLATENSIS ESPIRULINA PIGMENTO |
| Issue Date: | 2023 |
| URI: | http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/29436 |
| Language: | spa |
| Appears in Collections: | Grado |
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