Potencial biotecnológico de micro-organismos fotossintetizantes produtores de compostos bioativos de interesse na indústria de alimentos

Abstract

Nos últimos anos, microalgas e cianobactérias tem atraído grande atenção em todo o mundo devido à sua capacidade de produzir compostos bioativos com efeitos benéficos para a saúde humana, tais como os polifenóis. No entanto, sua recuperação rentável, a partir de abordagens de extração "verde" inovadoras, é atualmente um tópico de pesquisa quente que é reconhecida como um grande desafio. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial biotecnológico de microorganismos fotossintetizantes para produzir substâncias bioativas naturais de interesse na indústria de alimentos. Extratos etanólicos e aquosos da biomassa liofilizada de Chlorella vulgaris, Dunaliella salina, Scenedesmus sp. e Arthrospira (Spirulina) platensis, obtidos por extração clássica sólido-líquido, foram submetidos a triagem quanto à sua capacidade antioxidante in vitro, bem como suas propriedades antibacterianas. Diferentes técnicas de extração verde, tais como as assistidas por ultrassons e micro-ondas e a de alta pressão e temperatura (HPTE), foram comparadas com o método clássico de extração sólido-líquido usando etanol como solvente, para selecionar o modo mais adequado para obter extratos com maior teor de compostos fenólicos e poder antirradicalar (ARP). Entre os extratos etanólicos estudados, o de A. platensis mostrou maior atividade antioxidante de acordo com ambos os métodos de radicais livres ABTS (66,09%±2,00) e DPPH (55,73%±0,18), bem como eficaz atividade antibacteriana. Uma vez que a HPTE foi a técnica de extração mais eficiente, foi utilizada em testes de otimização efetuados segundo um planejamento fatorial completo 3² e Metodologia de Superfície de Resposta (MSR). MSR revelou que as condições mais adequadas para extração tanto de polifenóis totais (26,00-28,04 mgÁcido gálico equivalente /gBiomassa Seca [BS]) como de flavonóides (10,25±0,34 mgCatequina Equivalente/gBS⁻¹) foram a temperatura mais elevada (T; 180°C) e concentração de etanol em água (Sc) entre 20-60%, enquanto o ARP foi maximizado (67,77-69,02 μmolTrolox gBS -1) a 90 ≤T≤ 135ºC e 20 ≤Sc≤ 60%. A CLAE permitiu identificar a catequina e os ácidos vanílico, gálico e siríngico como os principais compostos fenólicos do extrato (3,45-3,61, 1,06-2,02, 1,64-1,71 e 0,99-1,26 mg 100 gBS⁻¹, respectivamente). Adicionalmente, foram realizados estudos de acordo com uma nova abordagem bioenergética e termodinâmica sobre o crescimento fotoautótrofo de A. platensis selecionada como micro-organismo modelo. Fotobiorreatores com diferentes relações superfície/volume (S/V) foram comparados a uma densidade de fluxo de fótons fotossintéticos (PPFD) de 70 μmol m⁻² s⁻¹, e a influência deste parâmetro foi investigada no fotobiorreator horizontal (HoP; S/V 1,94 cm⁻¹) que mostrou o melhor desempenho. Um aumento da PPFD de 40 a 100 μmol m⁻² s⁻¹ no HoP acarretou uma progressiva melhora dos parâmetros cinéticos, bioenergéticos e termodinâmicos, provavelmente devido a uma distribuição mais favorável de luz. Este estudo demonstra o potencial da HPTE como uma técnica promissora para obter extratos ricos em fenólicos de A. platensis com alto ARP utilizando misturas binárias de solventes verdes (etanol/água). Além disso, HoP provou possuir a melhor configuração para produzir culturas de A. platensis de alto rendimento. Esta tese abre novos caminhos no uso desta tecnologia emergente para obtenção de extratos que podem ser utilizados como fonte natural de compostos para formular novos produtos alimentícios ou nutracêuticos.