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Tipo: Tese
Título: Atividades antibacteriana, antifúngica e antioxidante do extrato e das frações proteícas da microalga Synechococcus nidulans cultivada em fotobiorreator
Título em inglês: Antibacterial, antifungal and antioxidant activities of extract and protein fractions of the microalgae Synechococcus nidulans grown in photobioreactor.
Autor(es): Freire, Elionai Gomes
Orientador: Silva, André Luis Coelho da
Palavras-chave: Extrato de Synechococcus nidulans;Antioxidante;Antifúngica;Antibacteriana;Proteínas
Data do documento: 2021
Citação: FREIRE, Elionai Gomes. Atividades antibacteriana, antifúngica e antioxidante do extrato e das frações proteícas da microalga Synechococcus nidulans cultivada em fotobiorreator. 2021. 90 f. Tese (Doutorado em Biotecnologia de Recursos Naturais) - Centro de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2021.
Resumo: A biomassa de microalgas é útil em diversas aplicações biotecnológicas como: tratamento de águas residuais, biorremediação de compostos nocivos, biocombustível, alimentação animal e humana, produção de cosméticos e medicamentos. Diante de tanta versatilidade, o objetivo deste trabalho é avaliar as atividades antibacteriana, antifúngica e antioxidante do extrato e das frações proteicas da biomassa microalgal de Synechococcus nidulans. Um pré-inóculo de Synechococcus nidulans foi inoculado num fotobiorreator retangular de placa planar contendo 4 L de meio de cultura NPK (formulação 20:10:20 m/m/m) em condições controlada (temperatura de 25 + 2 °C, fotoperíodo de 12 h, intensidade luminosa de 50.000 Lux, aeração estéril e Ph 7,0). Após 30 dias de cultivo obteve-se um rendimento médio de biomassa seca de 7,12 + 1,3 g.L-1. Análise bioquímica da biomassa microalgal de S. nidulans apresentou 45% de proteínas, 23% de carboidratos e 12% de lipídios. A cultura foi coletada e centrifugada a 10.000 x g por 30 min, a 25 oC. e a biomassa fresca resultante foi lavada com água destilada através de quatro etapas alternadas de ressuspensão e centrifugação para formar o Extrato Bruto total (EBt). Para preparar as Frações Ricas em Proteínas (FRP), volumes de 10 mL do EBt foram submetidos à precipitação de proteínas utilizando diferentes níveis de saturação (0- 20%, 20-40%, 40-60% e 60-80%) com sulfato de amônio. A atividade antioxidante foi determinada pela medida de capacidade de sequestro do radical DPPH (2,2-difenil-1-picril- hidrazila). Esse ensaio foi realizado em placas de microtitulação (de 96 poços), foram adicionados nos poços 10 μL de cada amostra testada ((EBt, FRP0-20%, FRP20-40%, FRP40-60% e FRP60-80%), nas concentrações de 100 a 1.000 g.mL-1 e 190 μL da solução metanólica de DPPH (Sigma) a 78 μM. As FRPs apresentaram uma capacidade de sequestro do radical DPPH próximo a 3,0% em baixas concentrações (100 μg.mL-1) e 7,0% em altas concentrações (1000 μg.mL-1) , ficaram bem a quem da capacidade de EBt que foi de 16,9% e 68,0% em baixas e altas concentrações, respectivamente. A atividade antifúngica se deu pelo método de difusão em disco, utilizou-se os fungos: Colletotrichum musae, Candida albicans, Candida kefyr, Aspergillus niger e Aspergillus fumigatus. 1 mg de cada amostra (EBt, FRP0-20%, FRP20- 40%, FRP40-60% e FRP60-80%) liofilizada foi solubilizada em tampão PBS pH 7,4 e esterilizada em filtro Millipore (0,22 μm). O EBt e as FRP 40-60% foram os mais eficazes no combate aos fungos apresentando os maiores halos de inibição. A atividade antibacteriana sobre as bactérias S. epidermidis e S. aureus foi realizada segundo o ensaio de microdiluição em caldo, em placas de poliestireno de 96 poços. Os poços da placa foram preenchidos inicialmente com 200 μL de cada amostra (EBt, FRP0-20%, FRP20-40%, FRP40-60% e FRP60-80%) e 100 μL da suspensão de cada bactéria testada na concentração de 2x106 UFC.mL-1. A Concentração Inibitória Mínima (CIM),foi mensurada através da turbidez dos poços com auxílio do leitor de microplacas (SpectraMax i3) a um comprimento de onda de 620 nm. Para determinar a Concentração Bactericida Mínima (CBM), 24 h depois da incubação, foram removidos 10 μL da solução contida nos poços que não apresentaram crescimento microbiano, seguido de inoculação em placas de Petri com meio TSA. O EBt e FRP 40-60% mostraram capacidade bactericida semelhantes para as bactérias do gênero Staphylococcus. Mas, para capacidade inibitória e bactericida somente o EBt mostrou-se eficiente. Desta forma, o extrato bruto total da biomassa de Synechococcus nidulans mostrou excelente resultado antioxidante, antifúngico e antibacteriano. Quanto às frações ricas em proteínas, apenas FRP 40-60% apresentaram os melhores resultados antifúngico e antibacteriano.
Abstract: Microalgae biomass is useful in several biotechnological applications such as: wastewater treatment, bioremediation of harmful compounds, biofuel, animal and human food, production of cosmetics and medicines. Given its versatility, the objective of this work is to evaluate the antibacterial, antifungal and antioxidant activities of the extract and protein fractions of the microalgal biomass of Synechococcus nidulans. A pre-inoculum of Synechococcus nidulans was inoculated in a rectangular planar plate photobioreactor containing 4 L of NPK culture medium (20:10:20 m / m / m mandatory) under controlled conditions (temperature 25 + 2 °C, photoperiod of 12 h, luminous intensity of 50,000 Lux, sterile aeration and Ph 7.0). After 30 days of cultivation, an average dry biomass yield of 7.12 + 1.3 g.L-1 was obtained. Biochemical analysis of microalgal biomass of S. nidulans presenting 45% proteins, 23% carbohydrates and 12% lipids. The culture was collected and centrifuged at 10,000 x g for 30 min at 25 oC. and the resulting biomass was washed with distilled water through four alternating steps of resuspension and centrifugation to form the total Crude Extract (EBt). To prepare the High Protein Fractions (FRP), 10 mL volumes of EBt were topped up to protein using different saturation levels (0-20%, 20-40%, 40-60% and 60-80%) with sulphate. ammonium Antioxidant activity was determined by measuring the DPPH radical scavenging capacity (2,2-diphenyl-1-picryl-hydrazyl). This assay was performed in microtiter plates (96-well), 10 µL of each tested sample were added to the wells ((EBt, FRP0-20%, FRP20-40%, FRP40-60% and FRP60-80%), in the concentrations of 100 to 1,000 g.mL-1 and 190 µL of the methanolic solution of DPPH (Sigma) at 78 µM. The FRPs showed a DPPH radical scavenging capacity close to 3.0% at low concentrations (100 µg.mL -1) and 7.0% at high concentrations (1000 µg.mL-1) , were well suited to the EBt capacity which was 16.9% and 68.0% at low and high concentrations, respectively. Antifungal was performed by the disk diffusion method, using the fungi: Colletotrichum musae, Candida albicans, Candida kefyr, Aspergillus niger and Aspergillus fumigatus. 1 mg of each sample (EBt, FRP0-20%, FRP20-40%, FRP40 -60% and FRP60-80%) lyophilized was solubilized in PBS buffer pH 7.4 and sterilized in a Millipore filter (0.22 µm).The EBt and FRP 40-60% were the most effective in combating fungi, presenting the bigger inhibition halos. The antibacterial activity on S. epidermidis and S. aureus bacteria was performed according to the broth microdilution assay, in 96-well polystyrene plates. The plate wells were initially filled with 200 µL of each sample (EBt, FRP0-20%, FRP20-40%, FRP40-60% and FRP60-80%) and 100 µL of the suspension of each bacteria tested at a concentration of 2x106 CFU .mL-1. The Minimum Inhibitory Concentration (MIC) was measured through the turbidity of the wells with the aid of a microplate reader (SpectraMax i3) at a wavelength of 620 nm. To determine the Minimum Bactericidal Concentration (MBC), 24 h after incubation, 10 μL of the solution contained in the wells that did not show microbial growth were removed, followed by inoculation in Petri dishes with TSA medium. EBt and FRP 40- 60% showed similar bactericidal capacity for bacteria of the Staphylococcus genus. However, for inhibitory and bactericidal capacity, only EBt proved to be efficient. Thus, the total crude extract from the biomass of Synechococcus nidulans showed excellent antioxidant, antifungal and antibacterial results. As for the protein-rich fractions, only FRP 40-60% showed the best antifungal and antibacterial results.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/73799
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