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- Culture strategies for lipid production using low-cost carbon sources by rhodosporidium toruloidesPublication . Afonso, Valdemira; Tangerino, Laura; Oliveira, Daiana; Raposo, SaraThe development of sustainable biofuels is inserted in the biorefinery concept through the use and valorization of raw material. Volatile fatty acids (VFAs) and rich-carbon wastes, present in different raw materials, have gradually been used as the carbon source for lipid production by oleaginous yeasts. In this context, it is essential to develop practical culture strategies for oleaginous yeast to use these wastes, acetic acid and the carob industry by-product. In this study, new approaches in the cultivation of the yeast Rhodosporidium toruloides were tested, in order to maximize the accumulation of biomass and lipids. Different concentrations of carob kibbles sugar rich extract and acetic acid waste were used, as low-cost carbon sources, to select the best culture strategy for the bioconversion of these wastes into microbial oils. Microbial oils were produced by R. toruloides using 3-18 g/l acetic acid and 9-70 g/l carob extract, with different carbon-to-nitrogen ratios (C/Ns). Batch and fed-batch cultures were compared in terms of biomass and lipid production and lipid productivity. The highest biomass of 19.14 +/- 0.54 g/l was obtained in batch cultures with 70 g/l of carob extract. A lipid content of 20% (w/w) was achieved using 15 g/l of acetic acid as the carbon source in a fed-batch mode. To improve biomass production as well as lipid accumulation, the strategy used was the combination of both residues in fed-batch sequential mode of the cultures in a 2L STR bioreactor. This strategy improved the lipid yield to 40% (w/w). These results provide viable culture strategies for lipid accumulation by R. toruloides using diverse waste-derived VFA's and sugars.
- Abordagens para a acumulação de lípidos e coprodutos de elevado valor pela levedura Rhodosporidium toruloidesPublication . Afonso, Valdemira; Raposo, SaraO biodiesel de 3ª geração obtido a partir da reação de transesterificação de óleos microbianos apresenta uma alternativa viável aos combustíveis fósseis. Contudo, os custos de produção são ainda elevados impedindo a sua produção em larga escala. No presente trabalho foram desenvolvidas estratégias de cultura da levedura Rhodosporidium toruloides utilizando dois resíduos agroindustriais como fontes de carbono de baixo custo, o extrato de alfarroba e um resíduo rico em ácido acético, com o fim de otimizar a produção de biomassa e acumulação de lípidos indicados para a produção de biodiesel. Numa fase inicial, avaliou-se o crescimento da levedura em meio com o resíduo rico em ácido acético como única fonte de carbono, e definiu-se o melhor rácio C/N para a produção de biomassa e lípidos. Foram testados rácios C/N entre 60 e 70 (3-15 g/L de Ace) tendo-se obtido uma biomassa máxima de 6,41 g/L no rácio de 70. Após a realização de um fed-batch com a adição de 10 g/L de glucose obteve-se um incremento de 50% da quantidade de lípidos produzidos atingindo-se 0,49 g/L de lípidos neutros no rácio de 65. Foram comparados os dois resíduos em modo fed-batch, tendo-se observado que a produção de biomassa é favorecida no resíduo de alfarroba com 70 g/L onde se obtiveram 7,44 g/L, por outro lado, a produção de lípidos foi potenciada na cultura com resíduo de ácido acético, atingindo-se 0,55 g/L correspondendo a 20% (p/p) de lípidos acumulados. Com base nestes resultados, procedeu-se ao aumento de escala para reator STR de 2L, combinando os dois resíduos como fonte de carbono numa estratégia de fed-batch sequencial, onde se iniciou as culturas com o resíduo de alfarroba como fonte de carbono, e numa segunda fase, adicionou-se 15 g/L de resíduo de ácido acético. Conseguiu-se assim, atingir uma produção de biomassa máxima de 15 g/L e uma acumulação lipídica de 40% (p/p). Foi também traçado o perfil lipídico, no qual se observou que a conversão dos resíduos de alfarroba e ácido acético originaram um elevado teor em ácido oleico e palmítico, o que sugere que os óleos obtidos podem ser utilizados na produção de biodiesel de qualidade, com propriedades dentro dos limites estabelecidos pela Norma Europeia de Qualidade EN12412. Realizou-se ainda a extração e determinação do perfil de carotenoides, tendo-se obtido 75,58 mg/L de carotenoides totais com 55,3 % de torulorodina, 20,7% de toruleno e 20,9% de β-toruleno, resultados que indicam a possibilidade de coprodução destes compostos em simultâneo com a produção de lípidos num contexto de biorrefinaria.