Biotechnology of microalgae : study of the influence of biochemical and culture parameters on the production of biomass and bioactive compounds - Raposo, Maria Filomena de Jesus (2016)
A biotecnologia das microalgas está a ganhar cada vez mais importância, havendo já um número significativo de estudos publicados. Contudo, a grande maioria dos trabalhos realizados continua a ser com macroalgas. A maior parte dos estudos com macro- e microalgas têm, contudo, uma base empírica, relacionada com os organismos congéneres que são as plantas vasculares. No trabalho apresentado nesta Tese revemos inicialmente algumas das aplicações das microalgas, em especial as de origem marinha. Após uma resenha sobre os polissacarídeos (capítulo 1.1), focamo-nos na aplicação (potencial) dos biocompostos na saúde humana, em geral (capítulo 1.2) e nas doenças cardiovasculares, em particular (capítulo 1.3) e ainda em doenças crónicas como as relacionadas com o stress oxidativo, a diabetes ou o Parkinson, devido às suas propriedades antioxidantes. Em seguida, aprofundamos o conhecimento sobre os polissacáridos algais (capítulo 2). Neste capítulo, revemos as características bioquímicas deste tipo de polímeros e mostramos algumas das vastas aplicações dos polissacáridos produzidos pelas microalgas (capítulo 2.1). Mostramos ainda quão abrangente pode ser a utilização destes compostos, quer em aplicações médicas (capítulo 2.2), quer em nutrição, devido à sua riqueza em fibras (capítulo 2.3). Sabendo que duas das espécies produtoras de elevadas quantidades de carotenoides são a Dunaliella salina e a Haematococcus pluvialis, desenvolvemos um primeiro trabalho experimental em que os respectivos meios de cultura foram enriquecidos com as fito-hormonas cinetina (kin) e ácido diclorofenoxiacético (2,4-D) (capítulo 3.1). A influência positiva de 2,4-D foi bastante significativa, dado que a adição de 1.0 mg /l meio de cultura de H. pluvialis, sózinha ou em conjunto com kin (1.0 mg /l), aumentou a produção de biomassa em 320% e 290% respectivamente. Uma ainda menor concentração de 2,4-D (0.5 mg /l) induziu, em D. salina (a 15% salinidade, NaCl m/v), um aumento de 410% no número de células. Num trabalho experimental posterior submeteu-se a Haematococcus a condições de stress (privação de nutrientes e luminosidade elevada) para indução da carotenogénese. A biomassa foi depois recolhida e procurou-se a melhor forma de manter a estabilidade dos carotenoides produzidos e uma taxa de degradação mais reduzida. As melhores condições de preservação verificaram-se quando se secou as algas por atomização (temperatura de entrada de 180ºC e temperatura de saída de 110ºC) e armazenamento dos pós a -21ºC em azoto. Desta forma conseguiu-se recuperar 90% do pigmento astaxantina (capítulo 4). Quando se manipulou o meio de cultura de Porphyridium cruentum, verificou-se que a adição de sulfato (21 mM em sulfato) aumentou a produção do exopolissacárido (EPS), e o conteúdo em proteína (52 mM e 104 mM em sulfato) e sulfato (104 mM) no EPS. Contudo, as características físico-químicas do polímero não sofreram alterações. Este EPS mostrou possuir capacidade antiviral, em especial contra o vírus Vesicular estomatitis (capítulo 3.2). Duas experiências diferentes permitiram mostrar que as microalgas têm também aplicação na área ambiental (capítulo 5). Verificou-se que a flora autóctone de um efluente de cervejeira pode ser utilizada para remoção de grande parte do azoto e fósforo, mas também para remover uma parte significativa da carga orgânica dessa água residual. Devido à qualidade da proteína obtida — na qual se observou um aumento de vários aminoácidos essenciais — e do perfil lipídico da biomassa — tendo-se verificado um aumento de alguns ácidos gordos como o ácido eicosapentaenóico (ou EPA) —, a biomassa final pode ser recolhida e eventualmente utilizada em rações para animais, ou ainda para produção de biodiesel (capítulo 5.1). Numa última experiência testou-se a influência da utilização das microalgas, tanto sozinhas como em consórcio com rizobactérias promotoras do crescimento, no melhoramento dos solos. Os pós das algas Chlorella vulgaris e/ou dos consórcios obtidos por atomização foram também incluídos em microcápsulas revestidas por maltodextrina (MD) e goma-arábica (GA) ou gelatina (G). Os consórcios de Chlorella:Stenotrophomonas encapsulados em MD:G e MD:GA 1:1 (m/m) foram os que induziram um melhor crescimento, em termos de biomassa seca, tanto da raiz, como da parte aérea das plantas utilizadas neste estudo (capítulo 5.2). Resumindo, pensamos que, com estes trabalhos, contribuímos para o aumento do conhecimento em biotecnologia de microalgas e teremos talvez alertado para o grande potencial das microalgas, especialmente as de origem marinha, devido à sua grande variedade e riqueza da sua biomassa em compostos bioactivos.