Produção de microalgas e de compostos antimicrobianos em biorreatores industriais

Abstract

Os produtos naturais, saudáveis e seguros têm vindo a ser uma tendência crescente por parte dos consumidores, forçando a novas pesquisas de forma, a encontrar novos produtos com ingredientes funcionais, evitando, deste modo, o uso de antibióticos. Estes incluem as microalgas, que ganharam, nos últimos anos, um importante destaque pelos seus valiosos compostos com a sua aplicação em vários sectores, como a farmacêutica, cosmética, biocombustíveis e na alimentação humana e animal. A otimização dos processos de produção, à escala industrial, é fundamental para a evolução deste sector. O presente trabalho permitiu avaliar a performance de crescimento de Nannochloropsis sp. e Skeletonema costatum em condições ambientais naturais. Partindo de placas de Petri, foi realizado o aumento de escala até aos fotobiorreatores tubulares de 15000 L da Necton, S.A.. As maiores produtividades (areal e volumétrica) foram verificadas, em modo de crescimento semi-contínuo, com a microalga Nannochloropsis sp.. A biomassa proveniente das microalgas supracitadas e de outras espécies, facultadas pela empresa Necton, S.A., tais como, Phaeodactylum tricornutum, Porphyridium cruentum, Isochrysis galbana e Tetraselmis chuii, são produtoras de compostos bioativos com capacidades terapêuticas (anti-tumural, anti-inflamatório, entre outras). Neste estudo, foi investigada a atividade antibacteriana das microalgas e seus derivados usando quatro extratos orgânicos (acetato de etilo, acetona, etanol e hexano). O seu efeito inibitório foi testado através do método de difusão em poços, para patógenos causadores de perdas económicas em aquacultura (Vibrio alginolyticus, Vibrio anguillarum e Photobacterium damselae subsp. piscicida). A P. damselae subsp. piscicida revelou ser a bactéria mais sensível aos extratos testados. Os extratos de acetato de etilo e acetona de S. costatum destacaram-se pelo seu poder contra as bactérias testadas. Por sua vez, a purificação do extrato de acetato de etilo gerou sete frações, das quais duas (80% de acetato de etilo em hexano e acetato de etilo) se distinguiram pelo seu efeito antibacteriano. Quando, analisadas por cromatografia líquida de alta eficiência a fucoxantina foi detetada como sendo o composto bioativo mais relevante.

Natural, healthy and safe products have been a growing trend among consumers, forcing the need for new research to find new products with functional ingredients, avoiding this way of using antibiotics. These include microalgae, which have gained in recent years, importance for their valuable compounds that have been applied to various sectors such as pharmaceuticals, cosmetics, biofuels and food and feed. The optimization of industrial production processes is fundamental for the evolution of this sector. The present work allowed the evaluation of the growth performance of Nannochloropsis sp. and Skeletonema costatum under natural environmental conditions. Starting from Petri dishes, the scale-up was performed up to the 15000 L tubular photobioreactors of Necton, S.A., in semi-continuous. There were higher yields (areal and volumetric) in Nannochloropsis sp.. Biomass from the above-mentioned microalgae and others, such as Phaeodactylum tricornutum, Porphyridium cruentum, Isochrysis galbana and Tetraselmis chuii, produce bioactive compounds with therapeutic properties (anti-tumor, anti-inflammatory, among others). In this study, the antibacterial activity of the microalgae was investigated using four organic extracts (ethyl acetate, acetone, ethanol and hexane). Its inhibitory effect was tested by the well diffusion method for pathogens causing economic losses in aquaculture (Vibrio alginolyticus, Vibrio anguillarum and Photobacterium damselae subsp. piscicida). That said, P. damselae subsp. piscicida proved to be the most sensitive bacteria to the extracts tested. The ethyl acetate and acetone extracts of S. costatum were distinguished by their inhibitory power. In turn, purification of the ethyl acetate extract originated seven fractions, where two (80% ethyl acetate in hexane and ethyl acetate) distinguished themselves because of their antibacterial effect. The fucoxanthin was detected by high-performance liquid chromatography, as the most relevant bioactive compound.