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Type: Dissertação
Title: Microalga Haematococcus pluvialis na produção de astaxantina: otimização da produção e nanoencapsulamento dos extratos para aumento da estabilidade
Title in English: Microalgae Haematococcus pluvialis in the production of astaxanthin: optimization of production and nanoencapsulation of extracts to increase stability
Authors: Pereira, Nicaely Maria de Oliveira
Advisor: Oliveira, Maria da Conceição Ferreira de
Keywords: Haematococcus pluvialis;Astaxantina;Cenoura;Nanoencapsulamento
Issue Date: 2023
Citation: PEREIRA, Nicaely Maria de Oliveira. Microalga Haematococcus pluvialis na produção de astaxantina: otimização da produção e nanoencapsulamento dos extratos para aumento da estabilidade. 2023. 70 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023.
Abstract in Brazilian Portuguese: Haematococcus pluvialis é uma microalga de alto valor comercial por ser a maior fonte de astaxantina, um forte antioxidante natural. Assim, o desenvolvimento de processos que visem otimizar a produção da astaxantina pela microalga é um desafio biotecnológico. Este trabalho propõe uma nova estratégia para potencializar a produção de astaxantina e aumentar a biomassa de H. pluvialis empregando-se suco de cenoura no meio de cultura. Foram realizados três experimentos de cultivos da microalga, sendo dois deles com os meios suplementados com suco de cenoura (SC) em etapas distintas de crescimento da microalga [experimento 1: início da fase vegetativa (dia 1); experimento 2: no pico de crescimento celular (dia 26)] e o experimento controle (sem SC). A análise da morfologia celular mostrou que as células tratadas com SC (1,62 g.mL) diferenciam-se das células do controle pelo desenvolvimento de vacúolos, que estão associados ao armazenamento de metabólitos secundários. Quanto à produção de biomassa, observou-se que ambos os experimentos produzem valores superiores ao controle. Além disso, o teor de astaxantina também variou com a introdução de SC, resultando num teor de 4,79, 8,54 e 7,71 ppm nos experimentos controle, 1 e 2, respectivamente. Outra temática abordada neste trabalho, consiste no desenvolvimento de nanocápsulas poliméricas dos extratos e frações de H. pluvialis visando melhorar a estabilidade da astaxantina e potencializar seu emprego como corante e composto bioativo em uma aplicação cosmética. Desta forma, após o preparo e fracionamento cromatográfico do extrato etanólico da microalga H. pluvialis (EEMHP), investigou-se o potencial antioxidade e fotoprotetor de EEMHP e das frações diclorometano/metanol 5%_1 (FDM5%_1) e metanol (FMeOH). Por exibir resultados satisfatórios em ambas as atividades, nanocápsulas de Pluronic F127-bPEI contendo os ativos EEMHP e FDM5%_1 foram sintetizadas através da reticulação polimérica ou crosslinking, empregando como estratégia metodológica o processo de nanoemulsão. A caracterização das nanocápsulas (NC) quanto aos parâmetros de tamanho de partícula e potencial zeta revelaram que NC-FDM5%_1 apresenta maior estabilidade frente ao tempo de estocagem e variação de pH em relação a NC-EEMHP. Em resumo, este trabalho é o primeiro relato da utilização da cenoura como fonte de metabólitos secundários da astaxantina biossintetizada por H. pluvialis e do uso de nanocápsulas de Pluronic F127-bPEI para nanoencapsulamento de extratos e frações provenientes da microalga em estudo.
Abstract: Haematococcus pluvialis is a microalga of high commercial value because it is the greatest source of astaxanthin, a strong natural antioxidant. Thus, the development of processes aimed at optimizing the production of astaxanthin by microalgae is a biotechnological challenge. This work proposes a new strategy to enhance the production of astaxanthin and increase the biomass of H. pluvialis using carrot juice in the culture medium. Three experiments of microalgae cultivation were carried out, two of them with media supplemented with carrot juice (SC) in different stages of microalgae growth [experiment 1: beginning of the vegetative phase (day 1); experiment 2: at the peak of cell growth (day 26)] and the control experiment (without SC). Analysis of cell morphology showed that cells treated with SC (1.62 g.mL) differ from control cells by the development of vacuoles, which are associated with the storage of secondary metabolites. As for the biomass production, it was observed that both experiments produce higher values than the control. Furthermore, the astaxanthin content also varied with the introduction of SC, resulting in a content of 4.79, 8.54 and 7.71 ppm in control experiments, 1 and 2, respectively. Another topic addressed in this work is the development of polymeric nanocapsules from extracts and fractions of H. pluvialis, aiming to improve the stability of astaxanthin and enhance its use as a dye and bioactive compound in a cosmetic application. Thus, after preparation and chromatographic fractionation of the ethanolic extract of the microalgae H. pluvialis (EEMHP), the antioxidative and photoprotective potential of EEMHP and the dichloromethane/methanol 5%_1 (FDM5%_1) and methanol (FMeOH) fractions were investigated. By showing satisfactory results in both activities, nanocapsules of Pluronic F127-bPEI containing the active EEMHP and FDM5%_1 were synthesized through polymeric reticulation or crosslinking, using the nanoemulsion process as a methodological strategy. The characterization of the nanocapsules (NC) regarding the parameters of particle size and zeta potential revealed that NC-FDM5%_1 presents greater stability against storage time and pH variation in relation to NC-EEMHP. In summary, this work is the first report on the use of carrots as a source of secondary metabolites of astaxanthin biosynthesized by H. pluvialis and the use of Pluronic F127-bPEI nanocapsules for nanoencapsulation of extracts and fractions from the microalgae under study.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/73818
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