A pesquisa de fontes naturais de compostos ativos constitui uma das linhas de investigação mais amplas em biotecnologia fundamental e aplicada. Tradicionalmente, outras plataformas microbianas têm sido as principais fontes estáveis para a produção de compostos bioativos. No entanto, é necessário explorar outros microrganismos com vantagens ao nível do crescimento, adaptabilidade e diversidade química única.
Microalgas e cianobactérias: Por que apostar em microrganismos fototróficos
As microalgas e cianobactérias são organismos fototróficos capazes de se adaptar a diferentes ambientes graças a um metabolismo altamente eficiente. A partir delas, numerosos compostos são produzidos no metabolismo primário e secundário, destacando-se os lípidos (carotenoides, ácidos gordos ómega-3 e 6, ácidos gordos suscetíveis de serem convertidos em biodiesel), as proteínas (pigmentos proteicos, micosporinas), hidratos de carbono, ácidos fenólicos, compostos antimicrobianos, policetídeos, etc.
Em conjunto, possuem numerosas capacidades bioativas que as tornam muito atrativas em diferentes áreas, como o setor nutracêutico (suplementos, alimentação funcional), cosmético, farmacêutico, biocombustíveis, bioestimulantes agrícolas, nutrição humana e animal e corantes naturais. Dentro desta diversidade química, existem compostos bioativos produzidos apenas por microrganismos fototróficos, como as ficobiliproteínas, os ácidos gordos ómega 3 (EPA e DHA), os polissacarídeos sulfatados e os antioxidantes naturais mais potentes que existem: astaxantina, fucoxantina e os seus precursores metabólicos.
Sustentabilidade e potencial ainda por descobrir
Por outro lado, o seu crescimento rápido, a sua elevada reprodutibilidade e a sua capacidade de aclimatação a diferentes correntes residuais como meio nutritivo tornam as microalgas e cianobactérias a fonte natural de compostos ativos mais sustentável e eficaz. Além disso, apenas 10 % da diversidade taxonómica deste grupo de microrganismos é conhecida, o que aumenta o interesse pelos trabalhos de bioprospeção em ambientes singulares ou extremos.
Na AINIA dispomos das instalações e equipamentos necessários para cultivar numerosas espécies de microalgas e cianobactérias a diferentes escalas, abrindo assim um vasto leque de possibilidades para produzir biomassas “à medida” ou extratos ricos em compostos de interesse. Além disso, a experiência adquirida permite atualmente cultivar espécies não típicas, característica altamente diferenciadora que possibilitaria ampliar a lista de compostos específicos destes grupos microbianos ainda não explorados ou descobertos.
Linhas de trabalho: da investigação à transferência
Especificamente, a linha de Biomassas Aquáticas trabalha ativamente na transformação e transferência de todo este conhecimento, ao mesmo tempo que reforça, complementa e desenvolve vias pioneiras e inovadoras com o apoio de outras linhas. Isto pode ser traduzido e classificado em diferentes grupos químicos de interesse:
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Produção de compostos fotoprotetores: É considerado um eixo estruturante da linha de Biomassas Aquáticas. Devido à versatilidade química de alguns grupos de substâncias, foram estudados como potenciais extratos ativos tanto na proteção de culturas agrícolas como na conceção de formulações cosméticas, com resultados muito promissores.
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Produção de pigmentos proteicos provenientes de cianobactérias: Corantes naturais como a ficocianina, ficoeritrócianina e ficoeritrina. Todos são produzidos exclusivamente por cianobactérias dos géneros Limnospira, Anabaena e Nostoc. A sua origem natural deverá substituir outros tipos de corantes sintéticos na indústria têxtil ou alimentar. Além disso, o seu elevado poder antioxidante ampliou o seu leque de aplicações, permitindo a sua utilização como compostos ativos em nutrição, cosmética e no tratamento de determinadas doenças crónicas.
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Produção de polissacarídeos, proteínas, aminoácidos, compostos fenólicos: As plataformas biotecnológicas para a produção de proteínas alternativas constituem o outro eixo central da linha de Biomassas Aquáticas. O elevado teor proteico e o seu perfil de aminoácidos, muito equilibrado do ponto de vista nutricional, posicionam as microalgas como uma fonte promissora para a nutrição humana e animal. Por outro lado, os polissacarídeos extracelulares e intracelulares apresentam propriedades espessantes, antioxidantes e bioativas, enquanto os compostos fenólicos, embora geralmente presentes em concentrações mais baixas, exibem elevada capacidade antioxidante e potencial bioatividade.
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Produção de pigmentos apolares através de microalgas (eucariotas): Nesta secção encontram-se os compostos ativos com maior diversidade e aplicações. É também o grupo mais estudado e onde a linha de Biomassas Aquáticas possui maior experiência. Os mais importantes são alguns pigmentos antioxidantes, como a astaxantina, beta-caroteno, luteína e precursores metabólicos como a zeaxantina, cantaxantina e fucoxantina. Para tal, foram desenvolvidas estratégias de cultivo em duas etapas (etapa de produção de biomassa e etapa de produção do composto ativo), gerando elevados rendimentos em produtividade e uma concentração ótima de pigmento(s) por célula.
Microalgas e cianobactérias: Impacto e próximos passos com a indústria
Em síntese, a linha de Biomassas Aquáticas trabalha para estudar, descobrir e implementar tecnologias inovadoras para a produção de compostos ativos em microalgas e cianobactérias. Graças a todo o conhecimento e experiência adquiridos, estão a ser definidas vias de colaboração interna e vias de transferência de conhecimento e colaboração externa com empresas e outras entidades. Isto traduz-se num melhor posicionamento tecnológico da AINIA e em avanços em diversos setores de interesse.
