Desenvolvimento e aplicação de métodos analíticos para caracterização de biomassas microalgais
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Data
2020-10-30Primeiro membro da banca
Meinhart, Adriana Dillenburg
Segundo membro da banca
Ballus, Cristiano Augusto
Terceiro membro da banca
Lopes, Eduardo Jacob
Quarto membro da banca
Furlan, Valcenir Júnior Mendes
Metadata
Mostrar registro completoResumo
A biomassa microalgal apresenta compostos de importância comercial, lipídios, proteínas, carboidratos, pigmentos e toxinas são os mais pesquisados e aplicados. Entretanto, intermediários da síntese também podem ser estudados, para auxiliar no entendimento das vias metabólicas desempenhadas por esses microrganismos. O objetivo desse trabalho foi avaliar metabólitos microalgais e caracterizar biomassas obtidas a partir de cultivos com diferentes condições externas. As análises foram realizadas com métodos integrados de preparo de amostra e para pigmentos, especificamente, foi desenvolvido um novo método de extração. Com exceção dos pigmentos que são termo instáveis e determinados por espectrofotometria ou cromatografia líquida (LC), a cromatografia em fase gasosa (GC) se apresenta como uma ferramenta analítica adequada para caracterização de metabólitos. Essa técnica tem como vantagens separação e detecção de gases, compostos orgânicos voláteis, metabólitos polares (ácidos orgânicos, aminoácidos, açúcares e açúcares álcoois) e não polares (ácidos graxos e esteróis), além de elevada resolução e seletividade. A GC foi emprega no estudo da metabolômica de Scenedesmus obliquus, permitindo a identificação e quantificação de ácidos orgânicos, aminoácidos livres e ácidos graxos. Além dos precursores, foram determinados proteínas, lipídios e clorofilas totais. A síntese dos metabólitos precursores foi afetada pelas condições externas dos cultivos, diferentes fotoperíodos, 24:0 e 12:12 (hora:hora; claro:escuro), e também pelas fases do crescimento celular, exponencial, estacionária e de declínio. Ao final dos cultivos as maiores concentrações de biomassa (4020 mg L-1) e proteína (47,30%) foram obtidas no cultivo com iluminação constante. Já no cultivo com fotoperíodo 12:12 (claro:escuro) a S. obliquus desencadeou maior produção de lipídios (23,00%) e clorofilas (26,4 mg g-1). Os pigmentos majoritários presentes em microalgas são as clorofilas e os carotenoides e ainda existem limitações nos métodos de extração aplicados nessas biomassas, como elevado consumo de solventes e tempo. Para o desenvolvimento do método de extração simultânea de clorofilas e carotenoides das microalgas Spirulina sp. e S. obliquus, foram avaliados diferentes tempos de homogeneização mecânica e solventes extratores. Valores de recuperação satisfatórios, de 101,11-124,18% para maioria dos pigmentos, em relação método de maceração (MM) utilizado como referência, foram obtidos com 30 min de homogeneização e extração com clorofórmio seguida por etanol (PM30E). Em geral, os perfis dos pigmentos do PM30E apresentaram menos isômeros e possíveis compostos de degradação, além da redução de cerca de cinco vezes no volume de solventes orgânicos e ser quatro vezes mais rápido que o MM. Posteriormente, foi realizada a caracterização de biomassas de S. obliquus cultivadas com 3, 5, 10, 15, 20 e 25% de CO2. Cultivos com 3, 5 e 10% de CO2 apresentaram maior síntese de aminoácidos e proteínas (superior a 60% da biomassa seca). As maiores concentrações de clorofilas foram encontradas nos cultivos com 15, 20 e 25% CO2, 24,23, 23,06 e 30,79 mg g-1. Os carotenoides totais foram três vezes maiores cultivos com 3, 5 e 10% de CO2 e all-trans-β-caroteno foi o composto principal. A síntese de lipídeos foi intensificada com o aumento das porcentagens de CO2, assim como o acúmulo de ácidos graxos poli-insaturados.
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