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Detalles de proyecto

Andexs SRL

Microalgas
20 Nov, 2010
www.astaxanthin.pe

Ubicación de proyecto

El proyecto «CULTIVO DE Haematococcus Pluvialis PARA LA PRODUCCION DE ASTAXANTINA EN BIOREACTORES RACEWAY»  se desarrolló en la Región de Arequipa, y fue cofinanciado por el Programa de Ciencia y Tecnología (FINCyT). Asimismo, las entidades participantes del proyecto fuero; La Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa y la Empresa Andexs Biotechnology SRL.

Cultivo de Microalga H. pluvialis

Los métodos de cultivo han sido desarrollados para producir H. pluvialis conteniendo 1.5 – 3% de astaxantina en peso seco. El cultivo de esta microalga tiene dos procesos. Primeramente las células vegetativas (flagelados) son producidos bajo condiciones óptimas de crecimiento . Después de una suficiente cantidad de volumen de células flageladas, los cultivos son llevados a condiciones de stress medioambiental y escases de nutrientes.

Cultivos Iniciales

El experimento se ha llevado a cabo en la Universidad Nacional de San Agustín en la Facultad de Ingeniería de Industrias Alimentaría, para lo cual se utilizó materiales y quipos como: Microscopio Binocular, Camara de Neubawer, Matraces, mangueras, Estufas, pipetas, Placa Petri, Bombas de acuario, Fluorescente de 40 W, medio Nutritivo BG-11 Modificado.

Biorreactor Airlift
Cultivo de H. pluvialis en laboratorio

H. pluviales fue inicialmente cultivado con el medio MIS-2 en 2 frascos Erlenmeyer con una capacidad de 1000 ml cada una a una temperatura de 20 °C y una intensidad luminosa de 20 µ mol photon m-2 s-1 (una distancia de 25 cm. del fluorescente de 40 W). Este cultivo fue transferido al Bioreactor Airlift con una capacidad de 5000 ml.

La temperatura de crecimiento  fue medida con un termómetro Ambiental Max y Min -40 a +50 ºC (Shenider) obteniéndose así una máxima temperatura de 22ºC y una mínima de 20 ºC.

Inducción a la acumulación del pigmento

En este estudio, las células de H. pluviales fueron inducidas a la acumulación de astaxantina bajo tres condiciones de inducción y una sin inducción como control. Las condiciones de inducción fueron realizadas por la adición de sal (NaCl), Bicarbonato de sodio (NaHCO3) y acetato de sodio. Las cantidades a adicionar fueron determinadas por investigaciones ya realizadas en diferentes instituciones de investigación y ello nos permitirá determinar las condiciones óptimas de inducción con proyección industrial.

Cultivo de H. pluvialis
Inducción y acumulación de pigmento Astaxantina

Cultivo en Bioreactores Raceway

Este trabajo investiga el diseño de los Bioreactores Raceway para realizar los cultivos fotoautroficos a escala piloto, además del estudio de las condiciones físicas, químicas y biológicas necesarias para lograr un adecuado cultivo de las células flageladas en los reactores Raceway a escala piloto.

Se ha logrado construir dos reactores impulsadas por un solo motor. Asimismo, los reactores tienen 45 centímetros de altura, 4.63 m de largo y 1.79 m de ancho. Además, estos reactores tienen una paleta de agitación para mover el liquido alrededor del reactor, la potencia necesaria para impulsar el fluido fue investigada, particularmente haciendo uso de los criterios de escalamiento no geométrico, específicamente por correlación de la potencia. 

Raceway02

Los cultivos de laboratorio son enviados a recipientes mayores de 4 litros, luego de alcanzar una cantidad de 50 Litros se inoculan al reactor raceway. Por otro lado, el reactor raceway de inoculo esta dentro de un invernadero, manteniendo una temperatura adecuada para su crecimiento además de evitar la contaminación de otras algas.

Cultivo de H. pluvialis en estado flagelado

La principal función de los cultivos flagelados es mantener altas densidades de H. pluvialis para alimentar constantemente a los reactores productivos, logrando así una productividad continua durante el proceso de producción.

Inducción a la carotegenesis

Después de una suficiente cantidad de volumen de células flageladas, los cultivos son llevados a condiciones de stress medioambiental y nutrientes. La inducción para la acumulación del pigmento Astaxantina en los sistemas comerciales, son realizados por la limitación de nitratos y fosfatos, incrementando la temperatura y la luminosidad, o por la adición de cloruro de sodio al medio de cultivo, durante estas condiciones las células flageladas pasan a condiciones de quistes para luego acumular el pigmento astaxantina. Dentro de tres a cinco días de acumulación, los quistes contienen aproximadamente 1.5 – 3 % de Astaxantina listo para su recolección. (GR, Cysewsk and R. Tonel Lorenz)

inducción
inducción

En esta etapa se consume toda la fuente de nutrientes, principalmente la fuente de nitrógeno, iniciando así el enquistamiento para su posterior acumulación del pigmento en los reactores de inducción

Haematococcus
Producción del pigmento (Astaxantina) en Bioreactores Raceway

La acumulación del pigmento en las células puede realizarse en estado flagelado y en estado de quistes, estas condiciones están relacionados directamente por la relación C/N en el medio de cultivo. La recolección de los flagelados con alto contenido de Astaxantina se realizado utilizando una centrífuga y para los quistes la recolección es por precipitación en recipientes adecuados.

Deshidratado de Microalgas H. pluvialis

El producto final contiene 7 a 9 % de agua residual. Las células de Haematococcus secas están protegidas de su pared celular y ella hace de protección contra la oxidación del pigmento Astaxantina, y para su liberación requiere de una molienda por impacto en medio acuoso de aceite vegetal para evitar la oxidación del pigmento liberado y su posterior comercialización en cápsulas para la industria farmacéutica y/o bidones para la industria alimentaría y acuícola.

Para medir la concentración final de astaxantina a producir en mg/kg, es muy necesario realizar la curva de calibración entre la absorbancia (Abs) y la cantidad de pigmento en mg/l, para una longitud de onda de 492nm. Para lo cual, se llevará a medición por método espectofotométrico (UV-Visible) las muestras de patrón de astaxantina a diferentes concentraciones en disolvente orgánico (dimetilsulfóxido).

Haematococcus