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Melhoramento da microalga Nannochloropsis oceanica para produção de compostos de valor acrescentado
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Nas últimas décadas, tem-se assistido, da parte da comunidade científica, a um interesse acrescido no melhoramento da capacidade de produção das microalgas e da extração de compostos com valor acrescido, tendo em vista aplicações no campo farmacêutico e alimentar. Este trabalho centrou-se na obtenção de novas estirpes mutantes de Nannochloropsis oceanica com uma melhorada capacidade para a produção do ácido eicosapentenóico (EPA), um ácido gordo polinsaturado ómega-3 . Para este efeito, são utilizadas habitualmente duas estratégias: fisiológicas ou genéticas. A primeira, utiliza a manipulação dos fatores abióticos, enquanto que na segunda, utiliza-se a mutagénese aleatória, em combinação com inibidores de vias metabólicas (por exemplo, nicotina), para se obterem estirpes mutantes de alto desempenho e capacidade de produção de carotenoides. Neste trabalho, pretendeu-se determinar o melhor meio de cultura e a melhor combinação de fatores abióticos de forma a potenciar um aumento na produtividade de EPA e carotenoides da microalga Nannochloropsis oceanica. Neste trabalho conclui-se que o meio a utilizar como meio de inoculação foi o Meio Algal Modificado (MAM) em relação ao qual a N. oceanica apresentou uma taxa de
crescimento de 4,24 células.d-1. Seguidamente, sujeitou-se esta microalga a várias condições de stress abióticos (diferentes concentrações de nutrientes, várias intensidades luminosas e temperaturas). Verificou-se que a espécie N. oceanica exibe uma elevada produtividade para o ácido eicosapentenóico (EPA) quando cultivada a 10x MAM, alcançando 9,43 mg EPA .L-1.d-1, sujeita a uma alta intensidade luminosa foi produzido 9,40 mg EPA .L-1.d-1 e com uma temperatura de 22ºC uma concentração de EPA de 7,36 mg..L-1.d-1. Em relação à produção de carotenoides, o comportamento é inverso, tendose verificado que elevadas intensidades luminosas resultam numa baixa produtividade de EPA. Relativamente à obtenção de mutantes, recorreu-se ao processo de mutagénese aleatória (MA) com metanossulfonato de etilo (EMS) a várias concentrações. Obteve-se crescimento em placa apenas quando utilizada a menor concentração de EMS (250 Mm) com a nicotina como agente inibidor de vias metabólicas. Conclui-se que a para a produção de EPA as melhores condições de cultivo microalgal são uma elevada intensidade luminosa (110 μmol.m2. s-1 ), 22ºC de temperatura com 10x meio MAM. Em relação à produção de carotenoides os melhores resultados foram alcançados com uma intensidade luminosa de 50 μmol.m2. s-1 , 30ºC de temperatura e com 10x meio MAM. Conclui-se ainda que concentrações superiores a 250 μM de EMS são letais para N.
oceanica
In recent decades, there has been a growing interest in improving microalgae production and extracting high-value compounds for pharmaceutical and food applications. This study focused on developing new mutant strains of Nannochloropsis oceanica with enhanced eicosapentaenoic acid (EPA) production, an omega-3 (ω-3) polyunsaturated fatty acid. Two strategies are commonly used to improve microalgae production: physiological and genetic. The first strategy involves the manipulation of abiotic factors. In contrast, the second strategy uses random mutagenesis and metabolic pathway inhibitors (e.g., nicotine) to obtain high-performance mutant strains with enhanced carotenoid production. This study determined the best culture medium and combination of abiotic factors to increase the productivity of EPA and carotenoids in Nannochloropsis oceanica. The results showed that the best culture medium for N. oceanica was Modified Algal Medium (MAM), which resulted in a growth rate of 4.24 cells.d-1. The microalga was then subjected to various abiotic stress conditions (different nutrient concentrations, light intensities, and temperatures). It was found that N. oceanica exhibited high productivity for EPA when cultured at 10x MAM, reaching 9.43 mg EPA.L-1.d-1. When subjected to high light intensity, 9.40 mg EPA.L-1.d-1 was produced, and at a temperature of 22°C, the EPA concentration was 7.36 mg.L-1.d-1. The opposite was observed in carotenoid production, with high light intensities resulting in low EPA productivity. Regarding the development of mutants, the random mutagenesis (MA) process was used with ethyl methanesulfonate (EMS) at various concentrations. Growth on plates was only observed when the lowest EMS concentration (250 Mm) was combined with nicotine as a metabolic pathway inhibitor. In conclusion, the best conditions for EPA production are a high light intensity (110 μmol.m2.s-1), 22°C temperature, and 10x MAM medium. The best results were obtained for carotenoid production with a light intensity of 50 μmol.m2.s-1, 30°C temperature, and 10x MAM medium. It was also concluded that concentrations of EMS above 250 μM are lethal to N. oceanica.
In recent decades, there has been a growing interest in improving microalgae production and extracting high-value compounds for pharmaceutical and food applications. This study focused on developing new mutant strains of Nannochloropsis oceanica with enhanced eicosapentaenoic acid (EPA) production, an omega-3 (ω-3) polyunsaturated fatty acid. Two strategies are commonly used to improve microalgae production: physiological and genetic. The first strategy involves the manipulation of abiotic factors. In contrast, the second strategy uses random mutagenesis and metabolic pathway inhibitors (e.g., nicotine) to obtain high-performance mutant strains with enhanced carotenoid production. This study determined the best culture medium and combination of abiotic factors to increase the productivity of EPA and carotenoids in Nannochloropsis oceanica. The results showed that the best culture medium for N. oceanica was Modified Algal Medium (MAM), which resulted in a growth rate of 4.24 cells.d-1. The microalga was then subjected to various abiotic stress conditions (different nutrient concentrations, light intensities, and temperatures). It was found that N. oceanica exhibited high productivity for EPA when cultured at 10x MAM, reaching 9.43 mg EPA.L-1.d-1. When subjected to high light intensity, 9.40 mg EPA.L-1.d-1 was produced, and at a temperature of 22°C, the EPA concentration was 7.36 mg.L-1.d-1. The opposite was observed in carotenoid production, with high light intensities resulting in low EPA productivity. Regarding the development of mutants, the random mutagenesis (MA) process was used with ethyl methanesulfonate (EMS) at various concentrations. Growth on plates was only observed when the lowest EMS concentration (250 Mm) was combined with nicotine as a metabolic pathway inhibitor. In conclusion, the best conditions for EPA production are a high light intensity (110 μmol.m2.s-1), 22°C temperature, and 10x MAM medium. The best results were obtained for carotenoid production with a light intensity of 50 μmol.m2.s-1, 30°C temperature, and 10x MAM medium. It was also concluded that concentrations of EMS above 250 μM are lethal to N. oceanica.
Description
Keywords
Nannochloropsis oceânica Ácidos gordos polinsaturados (pufa) Carotenoides Mutação aleatória Inibidores metabólicos Fatores abióticos