Development of techniques for Porphyra production with artificial substrates

Abstract

Marine macroalgae are present in the daily life of several coastal populations. Its production and commercialization are more important in Asian countries but are beginning to increase in Western countries. Macroalgae are widely used in the traditional diet of several Asian countries. However, its applications are not limited to use in human food, but are also used in animal feed, and can be used as sources of natural biomolecules with interesting properties in the formulation of cosmetic, nutraceutical products and pharmaceuticals. More recently its potential for application in the bioenergy industry has been investigated. Porphyra algae have a large market worldwide. They are mainly produced in aquaculture in China, Japan and Korea. However, adapting the production methods used in Asia is not a simple process, and the production of certain species requires an in-depth study of local strains. ALGplus produces Porphyra dioica and Porphyra umbilicalis in an integrated multi-trophic aquaculture system. The work carried out within the scope of the dissertation focused on the development and optimization of new methods of cultivation of these species of Porphyra, seeking to establish a method of obtaining mass releases of conchospores, which were seeded on various types of substrates. Cultivated substrates were subjected to treatments to prevent the development of contamination. The growth of Porphyra blades was promoted through controlled culture conditions such as electron flow and medium temperature. Substrates with blades were obtained in the laboratory with a high density of cultivation and in conditions to be transferred to the earth tanks, however, it was not possible to obtain healthy and growing biomass in earth tanks. Likely, the growing conditions were not ideal for the growth of Porphyra, so it is necessary to repeat the tests in the autumn or winter months. The modifications to the biomass maintenance method in the laboratory made throughout the work allowed to reduce the production time of blades by about 1 month. With this work, it is concluded that it is possible to produce local strains of Porphyra spp in an artificial substrate, however, more study will be needed to draw conclusions about the yield of the process and how it varies throughout the year.

As macroalgas marinhas têm sidos usadas na alimentação em diversas populações costeiras. A sua produção e comercialização tem maior expressão nos países da Ásia, contudo a procura de macroalgas tem vindo a aumentar nos países ocidentais. As macroalgas são muito utilizadas na alimentação tradicional em países asiáticos. No entanto as suas aplicações não se limitam ao uso na alimentação humana, sendo também utilizadas na alimentação animal e em diversas aplicações industriais, como a produção de hidrocoloides para cosmética e farmacêutica, extratos para nutracêutica e mais recentemente para a aplicação na indústria da bioenergia e biorrefinaria. As algas do Género Porphyra têm um grande mercado a nível mundial. Elas são produzidas maioritariamente em aquacultura na China, Japão e Coreia, no entanto a adaptação dos métodos de produção utilizados na Ásia não é um processo simples, e a produção de certas espécies requer o estudo aprofundado das estirpes locais. A ALGplus produz Porphyra dioica e Porphyra umbilicalis num sistema de aquacultura multitrófica integrada. O trabalho realizado no âmbito da dissertação de mestrado teve como objetivo o desenvolvimento e otimização de novos métodos de cultivo destas espécies de Porphyra. Para alcançar os objetivos propostos foram estabelecidos e otimizados métodos para de obter libertações em massa de conchosporos, e foram posteriormente testadas sementeiras em diferentes tipos de substratos artificiais. Os substratos em cultivo foram submetidos a tratamentos para evitar desenvolvimento de contaminações e o crescimento de lâminas de Porphyra foi promovido através de condições cultivo controladas como fluxo de eletrões e temperatura do meio. Os resultados obtidos ao longo do trabalho culminaram na obtenção de substratos com lâminas em laboratório com alta densidade de cultivo e em condições para serem transferidos para os tanques de terra no exterior. No entanto não foi possível obter biomassa saudável e em crescimento em tanques de terra. É provável que as condições de cultivo não fossem ideais para o crescimento de Porphyra, pelo que será necessária otimização dos métodos de cultivo no exterior. As modificações ao método de manutenção da biomassa em laboratório feitas ao longo do trabalho permitiram reduzir o tempo de produção de lâminas em cerca de 1 mês. Com este trabalho, conclui-se que é possível produzir estirpes locais de Porphyra spp em substrato artificial, no entanto serão necessários mais estudo para tirar conclusões acerca do rendimento do processo e como este varia ao longo do ano.