Prospecção de carotenoides em diatomáceas (Bacillariophyceae): ênfase em fucoxantina

Abstract

Os compostos gerados pelo metabolismo desempenham uma função importante na prevenção e cura de doenças, movimentando a cadeia produtiva, gerando produtos e novas tecnologias também para outros fins como o desenvolvimento de materiais, agricultura, corantes e biocombustíveis. Os carotenoides ocupam uma parcela significativa neste contexto, como matérias-primas às indústrias química e farmacêutica. São produzidos por plantas vasculares e algas, ainda que alguns compostos sejam encontrados somente em algas, como a fucoxantina, um oxicarotenoide constituinte de diversos produtos, e.g., suplemento alimentar. Este metabólito secundário tem sido pesquisado ao tratamento e prevenção de patofisiologias importantes como o câncer, o diabetes e a obesidade. Dessa forma, este trabalho avaliou o potencial de produção de carotenoides das espécies de diatomáceas, Phaeodactylum tricornutum, Chaetoceros muelleri, Chaetoceros calcitrans e Thalassiosira fluviatilis, utilizando para extração solventes orgânicos (etapa I - MeOH) e, posteriormente, óleos vegetais (etapa II - canola, gergelim, girassol, milho, arroz, uva, soja, algodão e café verde). A purificação e análise dos compostos extraídos em MeOH foi realizada por métodos cromatográficos (coluna aberta, CCD e CLAE), e a detecção e quantificação por espectrofotometria UV-vis, CLAE e espectrometria de massa. Os resultados mostraram a presença de fucoxantina nos organismos em estudo e apontaram P. tricornutum como a espécie de maior potencial como fonte de fucoxantina em relação as demais espécies investigadas. Os protocolos de extração e purificação daquele pigmento se mostraram eficientes, podendo ainda ser otimizados. Por fim, a extração de fucoxantina com óleos vegetais se mostrou viável, porém com menor rendimento em relação aos organossolventes. Os óleos de canola, café verde e arroz se destacaram na extração de compostos carotenoídicos da espécie P. tricornutum. Para T. fluviatilis, os maiores rendimentos de extração foram obtidos com óleos de gergelim, uva e café verde e para C. muelleri com óleos de gergelim, girassol e milho. Os compostos extraídos se mostraram estáveis por 90 dias, quando armazenados a -20°C e -80°C. À temperatura ambiente, o óleo de canola provou ser eficiente em estabilizar os carotenoides em solução por 30 dias. Os extratos secos armazenados à temperatura ambiente se mostraram alterados já nos primeiros dias, não sendo, portanto, uma forma recomedável de armazenamento dos pigmentos carotenoídicos.<br>

Abstract : Compounds generated by metabolism play an important role in preventing and curing diseases and strongly move the production chain generating products and new technologies, also for other purposes such as new materials, agriculture, dyes, and biofuels. Carotenoids play an important role in this context, particularly as raw materials for the chemical and pharmaceutical industries. They are produced by both vascular plants and algae, however, some compounds are only found in algae as fucoxanthin, an oxicarotenoid present in various products, e.g., food dietary. This secondary metabolite has been investigated for the treatment and prevention of major pathophysiologies such as cancer, diabetes, and obesity. Thus, this study determined the potential of production of carotenoids in the species of diatoms, Phaeodactylum tricornutum, Chaetoceros muelleri, Chaetoceros calcitrans, and Thalassiosira fluviatilis, using organic solvents extraction (stage I - methanol) and later, vegetable oils (stage II - canola, sesame, sunflower, corn, rice, grape, soybean, cotton, and green coffee). Purification and analysis of compounds extracted in methanol was carried out by chromatographic methods (open column, TLC, and HPLC) and detection and quantification by UV-vis spectrophotometry, HPLC, and mass spectrometry. The results showed the presence of fucoxanthin in the organisms under study and pointed to P. tricornutum as the species with the greatest potential as source of fucoxanthin, regarding the other species investigated. Extraction and purification protocols of the pigment showed to be effective and may be optimized. Finally, fucoxanthin extraction with vegetable oils proved to be feasible, albeit with lower yields compared to organosolvents. Canola, green coffee, and rice oils allowed higher carotenoid yields for P. tricornutum. For T. fluviatilis, the highest recoveries were found with sesame oil, grape, and green coffee oils, as for C. muelleri superior yields were achieved using sesame, sunflower, and corn oils. The extracted compounds were stable for at least 90 days when stored at -20° C and -80° C. At room temperature, canola oil proved to be effective in stabilizing carotenoids for at least 30 days. Dried extracts stored at room temperature showed changes in the first days of storage.