Pesquisa de compostos bioativos em microalgas da Algoteca de Coimbra (ACOI)

Abstract

As microalgas são microorganismos fotossintéticos, de organização celular procariótica ou eucariótica. O interesse nestes microorganismos como fonte de novos compostos tem vindo a aumentar nos últimos anos devido à diversidade de metabolitos produzidos, em especial os lípidos, polissacarídeos, pigmentos, proteínas, enzimas e toxinas. O objectivo deste estudo foi conhecer o potencial biotecnológico de duas estirpes de microalgas existentes na Algoteca da Universidade de Coimbra (ACOI), Porphyridium purpureum ACOI/SAG 1380 e Chrysotila lamellosa ACOI 339. Para algumas estirpes de Porphyridium purpureum conhece-se já a capacidade de síntese de alguns compostos de interesse, nomeadamente polissacarídeos sulfatados, ficoeritrina e ácidos gordos ω3 e ω6. Em Chrysotila lamellosa há muito pouca informação publicada. Neste trabalho, para ambas as estirpes foram analisados: (1) o crescimento ao longo de 15 dias; (2) o perfil de ácidos gordos combinados do lípido extraído, seguido da respetiva quantificação por cromatografia gasosa (GC); (3) a produção de polissacarídeos e identificação dos monossacarídeos constituintes por cromatografia líquida de alta pressão (HPLC), após hidrólise; (4) o potencial antioxidante, através dos métodos espectrofotométricos ABTS e DPPH e (5) o valor da biomassa total. Nas condições de crescimento estabelecidas, fotoperíodo de 16:8 horas luz: escuro, luminosidade de 21,62μmol/m2/s, temperatura de 23°C e borbulhamento de ar, não optimizadas para a estirpe, Porphyridium purpureum demonstrou um crescimento rápido, com 0,79g/L e 0,50g/L de biomassa obtida ao fim de 15 dias em reator de 20L e balão Erlenmeyer de 250mL, respetivamente. Trata-se de uma estirpe produtora de ácidos gordos polinsaturados (PUFA’s) ω3 e ω6, em especial ácido araquidónico (C20:4ω6 - AA) e ácido eicosapentanóico (C20:5ω3 - EPA), presentes em quantidades significativas de 2,7 e 0,6% do total de ácidos gordos. Demonstrou também uma elevada produção de polissacarídeos extracelulares, 0,68g/L, constituídos maioritariamente por arabinose, manose e galactose. Adicionalmente apresentou uma atividade antioxidante de 9,98mg/L equivalente a ácido ascórbico, superior à da cenoura, e as análises à sua biomassa total revelaram também percentagens elevadas de hidratos de carbono e de proteína, 59,05% e 19,71% respetivamente.Chrysotila lamellosa, em condições de cultivo idênticas, apresentou um crescimento mais lento, com 0,64g/L e 0,40g/L de biomassa obtida ao fim de 15 dias em reator de 20L e balão Erlenmeyer de 250mL. Revelou ser uma estirpe boa produtora de ácidos gordos polinsaturados ω3, em especial ácido eicosapentanóico (C20:5ω3 - EPA) e ácido docosahexanóico (C22:6ω3 - DHA), com percentagens de 0,6 e 6,4% do total de ácidos gordos, respetivamente. Demonstrou uma capacidade antioxidante equivalente à framboesa e a análise à sua biomassa também mostrou conter elevadas percentagens de hidratos de carbono, 41,17%, e de proteína, 11,52%. O trabalho desenvolvido permite concluir que ambas as estirpes estudadas possuem um potencial biotecnológico interessante a nível nutricional, tanto pelo perfil de ácidos gordos polinsaturados que apresentam como pela sua atividade antioxidante e capacidade de produção de hidratos de carbono.

Microalgae are photosynthetic microorganisms with prokaryotic or eukaryotic cellular organization. The interest in these microorganisms as a source of novel compounds has increased in recent years due to the diversity of metabolites produced, in particular lipids, polysaccharides, pigments, proteins, enzymes and toxins. The aim of this study was to understand the biotechnological potential of two strains of microalgae from the Algoteca of the University of Coimbra (ACOI), Porphyridium purpureum ACOI/SAG 1380 and Chrysotila lamellosa ACOI 339. For some strains of Porphyridium purpureum the ability to synthesize some compounds of interest, mainly sulphated polysaccharides, phycoerythrin and fatty acid ω3 and ω6 are already known. For Chrysotila lamellosa there is very little published information. In this work, for both strains the following aspects were analyzed: (1) growth during over 15 days; (2) the profile of combined fatty acids of the lipid extract, followed by respective quantification by gas chromatography (GC); (3) polysaccharide production and identification of monosaccharides present, by high performance liquid chromatography (HPLC), after hydrolysis; (4) the antioxidant potential by the ABTS and DPPH spectrophotometric essays, and (5) the value of the total biomass. In the established, not optimized, growth conditions of a 16:8 hours light: dark photoperiod, light intensity of 21.62μmol/m2/s, room temperature of 23°C and air bubbling, Porphyridium purpureum demonstrated fast growth, with 0.79g/L and 0.50g/L of biomass obtained after 15 days in reactors of 20L and Erlenmeyer flask of 250mL, respectively. It is a producer of polyunsaturated fatty acids (PUFA’s) ω3 e ω6, especially arachidonic acid (C20:4ω6 - AA) and eicosapentaenoic acid (C20:5ω3 - EPA), present in significant quantities of 2.7 and 0.6% of the total fatty acids. This strain also showed a good production of extracellular polysaccharides, 0.68g/L, consisting mainly of arabinose, mannose and galactose. Additionally, an antioxidant activity of 9.98mg/L equivalent to ascorbic acid was measured, greater than that of the carrot extract. Analysis of the total biomass also revealed high percentages of carbohydrates and protein, 59.05% and 19.71%, respectively. Under identical culture conditions, Chrysotila lamellosa showed a growth of 0.64g/L and 0.40g/L after 15 days in 20L reactors and 250ml Erlenmeyer flasks. This strain also proved to be a good producer of polyunsaturated fatty acids ω3, particularlyeicosapentaenoic acid (C20:5ω3 - EPA) and docosahexaenoic acid (C22:6ω3 - DHA), with ratios of 0.6 and 6.4% of total fatty acids, respectively. It demonstrated an antioxidant capacity equivalent to that of raspberry. Analysis of the total biomass value also identified 41.17% of carbohydrates and 11.52% protein. In conclusion, the present work indicates that both strains have an interesting nutritional potential resulting from the respective profile of polyunsaturated fatty acids, the antioxidant activity displayed and the capacity for carbohydrate production.