Uso de microalgas tolerantes a altas concentrações de CO2 na conversão de CO2 em bioprodutos de alto valor agregado.

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Jesus, Priscila da Costa Carvalho de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Ácidos graxos; Carotenoides; Carotenoids; Fatty acids; Fotobiorreatores; Microalgae; Microalgas; Photobioreactors
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-12022021-123622/

A fixação de CO2 utilizando microrganismos fototróficos de rápido crescimento fornece uma alternativa promissora para a mitigação das mudanças climáticas. Além disso, ela é potencialmente rentável quando associada à produção de bioprodutos de alto valor, como ácidos graxos e carotenoides, considerando a crescente demanda do mercado por produtos naturais. Durante o cultivo de microalgas, o enriquecimento com CO2 é um dos requisitos para alcançar altas produtividades, porém altos níveis desse gás são normalmente estressantes para as células, podendo inibir o crescimento. Apesar disso, o estresse celular é estratégia para induzir a produção de lipídeos intracelulares e carotenoides. O objetivo deste trabalho foi a bioprospecção de microalgas tolerantes a CO2 e a avaliação das cinéticas de crescimento, parâmetros fisiológicos e produção de bioprodutos em cultivos sob concentrações de CO2 até 30%, como potencial estratégia para induzir a formação desses bioprodutos. Amostras de água e sedimentos coletadas em mangues foram enriquecidas em meio de cultura sob temperatura e luminosidade controladas e atmosfera de 30% de CO2, obtendo-se consórcios de microalgas, a partir dos quais quatro espécies diferentes foram isoladas, três delas identificadas como Parachlorella kessleri, Scenedesmus sp. e Chlorella vulgaris. Os ensaios cinéticos em frascos agitados sob diferentes concentrações de CO2 (0,04, 5, 15 e 30%) mostraram que, de forma geral, a suplementação com CO2 (de 5 a 15 %) foi necessária para aumentar o crescimento. Dentre as cepas, P. kessleri e Scenedesmus sp. apresentaram os melhores resultados de crescimento e produção de biomassa (aproximadamente 1 g L-1) e foram avaliadas em ensaios em fotobiorreatores. Particularmente, P. kessleri produziu um pigmento extracelular avermelhado ao final do cultivo (14º dia) quando a suprimento de CO2 foi interrompido no 10º dia, uma condição de estresse imperativa para as células liberarem o pigmento, a qual foi reprodutível em fotobiorreator. O pigmento apresentou atividade antioxidante e características de carotenoides confirmadas pelos espectros de UV-Vis e perfis de fragmentação em espectrômetro de massas. Ainda, foi proposto um método de purificação em HPLC semi-preparativo, no qual duas frações (amarela e vermelha) foram separadas. As concentrações de carotenoides totais ao final dos cultivos de P. kessleri em fotobiorreatores foram significativamente diferentes (p<0,01) entre as condições de CO2 (5,15 e 30%), com o maior valor de 0,030 µg mL-1 obtido sob 5% de CO2. Já as cinéticas de crescimento foram semelhantes em todas as condições de CO2 avaliadas (p>0,05), com os maiores valores de µmax, concentração de biomassa, teor lipídico e taxa de fixação de CO2 de 0,77 dia-1, 1,24 g L-1, 241 mg g-1 (massa seca) e 165 mg L-1d-1, respectivamente. Os perfis de ácidos graxos na biomassa variaram em resposta às condições de CO2. Em geral, maiores concentrações de CO2 (15 e 30%) favoreceram a produção de ácidos graxos saturados e mono-insaturados enquanto diminuíram drasticamente a produção dos poli-insaturados.