Valorização da Alga Vermelha Gracilaria gracilis Através de uma Abordagem de Biorrefinaria

Resumo

Aqui, descrevemos vários protocolos visando uma valorização integrada de Gracilaria gracilis: colheita de espécies silvestres, crescimento interno e extração de ingredientes bioativos. Os efeitos antioxidantes, antimicrobianos e citotóxicos dos extratos são avaliados, assim como a avaliação nutricional e de estabilidade de alimentos enriquecidos com biomassa e pigmentos integrais de algas marinhas.

Resumo

O interesse em algas marinhas como matéria-prima abundante para a obtenção de ingredientes bioativos valiosos e multialvos está crescendo continuamente. Neste trabalho, exploramos o potencial de Gracilaria gracilis, uma alga vermelha comestível cultivada mundialmente por seu interesse comercial como fonte de ágar e outros ingredientes para aplicações cosméticas, farmacológicas, alimentícias e de ração.

As condições de crescimento de G. gracilis foram otimizadas através da propagação vegetativa e esporulação, manipulando-se as condições físico-químicas para atingir um grande estoque de biomassa. Metodologias de extração verde com etanol e água foram realizadas sobre a biomassa de algas marinhas. O potencial bioativo dos extratos foi avaliado através de um conjunto de ensaios in vitro quanto à citotoxicidade, propriedades antioxidantes e antimicrobianas. Adicionalmente, biomassa seca de algas marinhas foi incorporada às formulações de massas alimentícias para aumentar o valor nutricional dos alimentos. Pigmentos extraídos de G. gracilis também foram incorporados ao iogurte como corante natural, e sua estabilidade foi avaliada. Ambos os produtos foram submetidos à apreciação de um painel sensorial semi-treinado visando alcançar a melhor formulação final antes de chegarem ao mercado.

Os resultados suportam a versatilidade de G. gracilis seja aplicado como biomassa inteira, extratos e/ou pigmentos. Através da implementação de vários protocolos otimizados, este trabalho permite o desenvolvimento de produtos com potencial para rentabilizar os mercados alimentar, cosmético e aquícola, promovendo a sustentabilidade ambiental e uma economia circular azul.

Além disso, e de acordo com uma abordagem de biorrefinaria, a biomassa residual de algas marinhas será utilizada como bioestimulante para o crescimento vegetal ou convertida em materiais de carbono para ser utilizada na purificação da água dos sistemas aquícolas internos do MARE-Politécnico de Leiria, Portugal.

Introdução

As algas marinhas podem ser consideradas uma matéria-prima natural interessante a ser aproveitada pelos setores farmacêutico, alimentício, de rações e ambiental. Biossintetizam uma panóplia de moléculas, muitas não encontradas em organismos terrestres, com propriedades biológicas relevantes ^1,2. No entanto, protocolos de cultivo otimizados para algas marinhas precisam ser implementados para garantir um grande estoque de biomassa.

Os métodos de cultivo devem sempre considerar a natureza do talo de algas marinhas e a morfologia geral. Gracilaria gracilis é um táxon clonal, o ....

Protocolo

1. Colheita e preparação da biomassa

1. Colher os espécimes de G. gracilis durante a maré baixa e transportá-los rapidamente para o laboratório em caixas escuras e resfriadas para evitar secagem, luz e exposição ao ar.
2. No laboratório, lave cada talo com água do mar corrente e limpe bem para remover detritos, partes necróticas, epífitas e outros organismos da superfície.
3. Manter a biomassa silvestre em água do mar constantemente aerada (31-35 psu) em sala climática (20 ± 1 °C) com baixa irradiância proporcionada pela luz do dia, lâmpadas brancas e fluorescentes frias e fotoperíodo fixado às 16:08 (claro: escuro) por 7 dias. Durante es....

Discussão

Os testes de atividade antimicrobiana em meio líquido são utilizados para avaliar a eficácia de substâncias antimicrobianas contra microrganismos suspensos em meio líquido e geralmente são realizados para determinar a capacidade de uma substância inibir o crescimento ou matar microrganismos^35,36,37,38. São utilizados para avaliar a sensibilidade de microrganismos a agentes antimicrobian.......

Materiais

Name	Company	Catalog Number	Comments
Absolute Ethanol	Aga, Portugal	64-17-5
Ammonium Chloride	PanReac	12125-02-9
Amphotericin B	Sigma-Aldrich	1397-89-3
Analytical scale balance	Sartorius, TE124S	22105307
Bacillus subtilis subsp. spizizenii	German Collection of Microorganisms and Cell Cultures (DSMZ)	DSM 347
Biotin	Panreac AppliChem	58-85-5
Centrifuge	Eppendorf, 5810R	5811JH490481
Chloramphenicol	PanReac	56-75-7
CO2 Chamber	Memmert	N/A
Cool White Fluorescent Lamps	OSRAM Lumilux Skywhite	N/A
Densitometer McFarland	Grant Instruments	N/A
DMEM medium	Sigma-Aldrich	D5796
DMSO	Sigma-Aldrich	67-68-5
DPPH	Sigma, Steinheim, Germany	1898-66-4
Escherichia coli (DSM 5922)	German Collection of Microorganisms and Cell Cultures (DSMZ)	DSM5922
Ethanol 96%	AGA-Portugal	64-17-5
Ethylenediaminetetraacetic Acid Disodium Salt Dihydrate (Na2EDTA)	J.T.Baker	6381-92-6
Fetal Bovine Serum (FBS)	Sigma-Aldrich	F7524
Filter Paper (Whatman No.1)	Whatman	WHA1001320
Flasks	VWR International, Alcabideche, Portugal	N/A
Folin-Ciocalteu	VWR Chemicals	31360.264
Gallic Acid	Merck	149-91-7
Germanium (IV) Oxide, 99.999%	AlfaAesar	1310-53-8
HaCaT cells – 300493	CLS-Cell Lines Services, Germany	300493
Hot Plate Magnetic Stirrer	IKA, C-MAG HS7	06.090564
Iron Sulfate	VWR Chemicals	10124-49-9
Laminar flow hood	TelStar, Portugal	526013
LB Medium	VWR Chemicals	J106
Listonella anguillarum	German Collection of Microorganisms and Cell Cultures (DSMZ)	DSM 21597
Manganese Chloride	VWR Chemicals	7773.01.5
Micropipettes	Eppendorf, Portugal	N/A
Microplates	VWR International, Alcabideche, Portugal	10861-666
Microplates	Greiner	738-0168
Microplates (sterile)	Fisher Scientific	10022403
Microplate reader	Epoch Microplate Spectrophotometer, BioTek, Vermont, USA	1611151E
MTT	Sigma-Aldrich	289-93-1
Muller-Hinton Broth (MHB)	VWR Chemicals	90004-658
Oven	Binder, FD115	12-04490
Oven	Binder, BD115	04-62615
Penicillin	Sigma-Aldrich	1406-05-9
pH meter Inolab	VWR International, Alcabideche, Portugal	15212099
Pippete tips	Eppendorf, Portugal	5412307
Pyrex Bottles Media Storage	VWR International, Alcabideche, Portugal	16157-169
Rotary Evaporator	Heidolph, Laborota 4000	80409287
Rotavapor	IKA HB10, VWR International, Alcabideche, Portugal	07.524254
Sodium Carbonate (Na2CO3)	Chem-Lab	497-19-8
Sodium Chloride (NaCl)	Normax Chem	7647-14-5
Sodium Phosphate Dibasic	Riedel-de Haën	7558-79-4
SpectraMagic NX	Konica Minolta, Japan		color data analysis software
Spectrophotometer	Evolution 201, Thermo Scientific, Madison, WI, USA	5A4T092004
Streptomycin	Sigma-Aldrich	57-92-1
Thiamine	Panreac AppliChem	59-43-8
Trypsin-EDTA	Sigma-Aldrich	T4049
Tryptic Soy Agar (TSA)	VWR Chemicals	ICNA091010617
Tryptic Soy Broth (TSB)	VWR Chemicals	22091
Ultrapure water	Advantage A10 Milli-Q lab, Merck, Darmstadt, Germany	F5HA17360B
Vacuum pump	Buchi, Switzerland	FIS05-402-103
Vitamin B12	Merck	68-19-9