Valorization of Regional Crude Glycerol. Culture Media Optimization for Batch Docosahexaenoic Acid (DHA) Production with Aurantiochytrium sp

Abstract

Docosahexaenoic acid (DHA) has many benefits for human health. Commercial DHA sources derive from marine fish but present several production challenges. Aurantiochytrium sp., an abundant marine microalga, becomes an alternative for DHA production. Crude glycerol produced by small-scale biodiesel refineries is a regional, available, and inexpensive waste that can be converted into value-added compounds. This study investigated crude glycerol as a potential carbon source for DHA-rich oil production using an aerobically isolated Aurantiochytrium sp. in batch shake flasks. We also optimized the culture medium formulation by varying carbon and nitrogen sources, thereby reducing medium costs while maximizing DHA production. A larger initial Aurantiochytrium sp.inoculum improved cell concentration and medium carbon depletion, increasing DHA productivity (PDHA). Increasing culture time showed no differences in Aurantiochytrium sp. growth parameters, but reduced DHA production. The absence of yeast extract in the culture media resulted in faster substrate metabolism by Aurantiochytrium sp. and increased DHA production. Crude glycerol yielded the highest PDHA (15.35 mg L-1 h-1) at 120 h. Crude glycerol can be used as a cheaper carbon source in media formulation with Aurantiochytrium sp.cultures for DHA production.El ácido docosahexaenoico (DHA) posee muchos beneficios para la salud humana. Las fuentes comerciales de DHA se obtienen de peces marinos, pero presenta desventajas. Aurantiochytrium sp., una microalga marina abundante, surge como alternativa para la producción de DHA, solucionando los problemas de obtener DHA a partir de peces marinos. El glicerol crudo producido por pequeñas refinerías de biodiesel es un descarte regional, disponible y barato, capaz de ser transformado en compuestos de valor agregado. El objetivo de este trabajo fue investigar la potencial utilización de glicerol crudo regional como fuente de carbono para producir aceite rico en DHA, utilizando la cepa aeróbica aislada Aurantiochytrium sp. en matraces batch agitados; y optimizar la formulación de medios de cultivo, variando las fuentes de carbono y nitrógeno, para reducir costos y maximizar la producción de DHA. Los tamaños de inóculo iniciales más grandes de Aurantiochytrium sp mejoran la concentración celular y agotan la fuente de carbono, mejorando la productividad a DHA (PDHA). El aumento del tiempo de cultivo no mostró diferencias en los parámetros de crecimiento de Aurantiochytrium sp., pero disminuyó la producción de DHA. La ausencia de extracto de levadura en los medios de cultivo produjo una metabolización más rápida del sustrato por Aurantiochytrium sp., mejorando la producción de DHA. Con glicerol crudo se alcanzó la mejor PDHA (15,35 mg L-1 h-1) a 120 h. El glicerol crudo se puede utilizar como fuente de carbono barata en la formulación de medios en cultivos con Aurantiochytrium sp. para producir DHA.