Microalgas

As microalgas ou algas unicelulares são microrganismos encontrados em corpos aquáticos em todo o globo terrestre; podem ainda estar presentes em folhas ou caules de vegetais além de poder formar, em simbiose com fungos, os liquens (Figura 1) .São os principais integrantes do fitoplâncton, podendo ser encontrados de forma individualizada ou em colônias capazes de alcançar grandes dimensões. Esse grupo de organismos é considerado fundamental para a manutenção da vida na Terra uma vez que participam, juntos das macrófitas aquáticas, da produção de maior parte do O2 da atmosfera.

Figura 1: Cultivo de Microalgas. Disponível em http://npdeas.blogspot.com/2013/03/sala-de-cultivo-de-microalgas-npdeas.html 

Segundo Scott Franklin, vice-presidente da divisão de biologia molecular na Solazyme, uma empresa na vanguarda da pesquisa com algas, o longo tempo desses organismos no planeta está diretamente relacionado com sua resistência e capacidade de adaptação, a maioria é capaz de produzir seu próprio alimento utilizando apenas de energia solar.

A simplicidade na estrutura desses organismos permite seu rápido crescimento despertando o interesse por aplicações biotecnológicas. Suas exigências nutricionais não são elevadas e o crescimento é rápido na presença de luz viabilizando sua produção em biorreatores abertos e com água de seu ambiente natural acrescida de antimicrobianos para facilitar o crescimento algal permitindo uma produção economicamente competitiva.

A biomassa de microalgas – incluídas nesta denominação as cianobactérias – é fonte de uma vasta gama de compostos de elevado valor comercial: proteínas, carotenoides, lipídios, polissacarídeos etc. A produção comercial de microalgas, através de cultivos, é uma atividade consolidada em alguns países e está a cargo de grandes empresas, que visam principalmente às indústrias farmacêutica, cosmética e alimentícia. No Brasil, esta atividade está em desenvolvimento há poucos anos, e se tem noticias de menos de meia dúzia de empreendimentos em operação ou implantação.

Apesar do considerável e desconhecido número de espécies, conforme dados da literatura somente quatro microalgas têm produção comercial significativa: Spirulina (Arthrospira), Chlorella, Dunaliella e Haematococcus pluvialis, entretanto pouco se sabe sobre o volume e o valor deste comércio. Também, as microalgas vêm sendo estudadas por seu grande potencial de aplicação em diversos processos biotecnológicos, como no tratamento de efluentes líquidos e gasosos (ficorremediação) e, mais recentemente na produção de matéria-prima para a produção de biocombustíveis. Indiscutivelmente e em nível mundial, a aplicação mais importante (em volume) das microalgas é na produção (alimentação) de moluscos, camarões e de alguns peixes. Uma vez que, nos ambientes naturais as microalgas são a base de grande parte das cadeias tróficas, nos laboratórios de reprodução, larvicultura e na fase de engorda é necessário que algo deste tipo seja estabelecido, haja vista o elevado valor nutricional da biomassa. Apesar do grande volume de produção das microalgas e da impossibilidade do desenvolvimento do cultivo comercial dos moluscos, camarões marinhos e de alguns peixes sem o emprego das microalgas, é fato que, nestes empreendimentos aquícolas, as microalgas têm sido consideradas como um elemento de segunda categoria, uma vez que são somente o meio para a obtenção de carne de peixe, de moluscos ou de camarões marinhos. Por conta disto, muito pouco se tem evoluído desde que foram publicados estudos (há muitos anos) sobre a seleção/escolha de algumas poucas espécies de microalgas, a serem cultivadas em meios de cultura padrão e em sistemas de baixíssima produtividade. Alguns poderão dizer que a “receita de bolo” está funcionando, assim não percebem o quanto é possível evoluir, seja para identificar cepas/variedades com maior valor nutricional para a espécie a ser alimentada, seja para aplicar técnicas conhecidas de biologia e engenharia visando desenvolver sistemas de produção superintensiva. Reconhecidamente, algumas cepas de microalgas, sob determinadas condições ambientais, podem ser induzidas a ativar determinadas rotas metabólicas que levem à maximização dos compostos de interesse – como os ácidos graxos poli-insaturados, por exemplo – ou para a biossíntese de compostos que inibem o desenvolvimento de agentes patogênicos, ou de compostos que aumentem a resposta imunológica dos organismos alimentados com estas microalgas.

Em aquicultura, as microalgas são utilizadas na alimentação de organismos de cultivo, e que tem como principal função atender às necessidades nutricionais dos animais em suas fases larvais (ZITELLI et al., 1999). Em geral, são utilizadas como alimento para peixes, moluscos, larvas de crustáceos e zooplâncton. Alguns organismos alimentam-se de microalgas em determinadas fases, enquanto outros necessitam do fitoplâncton em todo seu ciclo de vida, a exemplo dos moluscos bivalves. Sendo assim, a produção de biomassa microalgal de alta qualidade é de grande valia na aquicultura .

As microalgas são consideradas de extrema importância no desenvolvimento dos animais na aquicultura, pois aparecem como principais fontes de ácidos graxos poli-insaturados de cadeia longa como, por exemplo, o ácido docosahexaenoico e o ácido eicosapentaenoico .Portanto, a presença de LC-PUFA nas microalgas, fornecidas direta ou indiretamente aos animais de cultivo, desempenha papel vital no desenvolvimento do sistema nervoso, crescimento e qualidade dos organismos cultivados, além de apresentarem maior eficiência do que a utilização do óleo de peixe.

Figura 2: Disponível em: CULTIVO DA MICROALGA 
Nannochloropsis oculata  EM BATELADA ALIMENTADA,
por Giulia Helena M. Pereira (2016)

O cultivo de microalgas é uma disciplina relativamente recente, mas vem alcançando progressos notáveis com granderapidez nas últimas décadas. Diversas aplicações importantes podem ser feitas por intermédio dos cultivos de microalgas, e estas vêm se diversificando enormemente. Esses avanços têm permitido melhor compreensão das microalgas como seres vivos, mas também têm favorecido o aproveitamento de microalgas em atividades importantes economicamente. O aprimoramento das técnicas de cultivo tem papel-chave para o entendimento dos progressos nessa especialidade. Esta obra busca contemplar a vasta gama de usos dos cultivos de microalgas marinhas, oferecendo ao leitor um painel amplo sobre as possibilidades conhecidas no presente e potenciais para o futuro. Para isso, informações sobre preparação de meios de cultura, formas de cultivo, utensílios e equipamentos utilizados, nutrição algácea, organização de laboratórios de cultivo de microalgas e tendências de estudos, dentre diversos outros assuntos, são contempladas nesta obra. Este trabalho foi inteiramente concebido para atender às necessidades do público brasileiro, buscando difundir informações úteis para a realização de cultivos de microalgas. Espera-se que esta obra possa ser útil a pesquisadores que utilizam cultivos de microalgas em seus estudos, a estudantes que se iniciam neste campo e a setores não-acadêmicos que produzem microalgas com finalidade comercial. Em última análise, espera-se que esta obra possa servir de guia prático sobre cultivos de microalgas marinhas, contribuindo para o desenvolvimento da especialidade no Brasil.

Além do uso direto das microalgas na alimentação/nutrição de moluscos, camarões, alguns peixes, artêmia, rotífero etc., e do auxílio na manutenção da qualidade de água (produção de oxigênio e assimilação de compostos nitrogenados, p. ex.), as células microalgais numa cultura podem ser estimuladas a direcionar seu metabolismo para a biossíntese de compostos que tem grande aplicabilidade em aquicultura. Tais compostos, usualmente denominados compostos bioativos, em geral estão relacionados ao metabolismo secundário. Cabe esclarecer que o metabolismo primário se refere aos processos (fotossíntese, respiração e assimilação dos nutrientes, p. ex.) de síntese de macromoléculas essenciais as células microalgais (proteínas, carboidratos e lipídios, p. ex.), sendo que estes processos/moléculas tem distribuição universal, enquanto, os processos/moléculas relacionados ao metabolismo secundário não são comuns a todas as microalgas, uma vez que não são obrigatoriamente necessários durante todo o cultivo ou ciclo de vida. É certo que nas células microalgais estes compostos bioativos não são sintetizados para utilização na aquicultura, de forma geral, os metabolitos secundários são sintetizados em condições adversas/estressantes para as microalgas, podendo estar relacionados: a defesa contra herbivoria, organismos patogênicos e até outras espécies de microalgas; contra os efeitos danosos do excesso de luz (através da síntese de pigmentos para a atenuação da luz que transpassa a parede/membrana celular e/ou de pigmentos com função antioxidante) ou de algum composto poluente (metais pesados, p. ex.); e ainda como resposta a falta de nutrientes no meio de cultivo. As questões fundamentais para a obtenção dos compostos bioativos das microalgas são a identificação de cepas que podem sintetizar, acumular e, em muitos casos, secretar estes metabolitos no meio de cultura, bem como, a percepção do momento do cultivo (estado fisiológico) no qual os fatores ambientais (estressantes) levem a potencialização da síntese do(s) composto(s) de interesse. Nesta linha de estudo, um trabalho interessante sobre o uso de compostos bioativos obtidos de culturas de microalgas foi desenvolvido numa parceria entre o Laboratório de Cultivo de Algas e o Laboratório de Camarões Marinhos da UFSC. 


A seguir encontra- se uma tabela dos valores nutricionais relacionados a microalgas marinhas.

Figura 3: Disponível em: Lourenço, Sergio. O. Cultivo de microalgas marinhas: princípios e aplicações. 2006 Pg.322

Culturas da microalga Porphyridium cruentum foram desenvolvidas até que fosse estimulada a biossíntese de polissacarídeos sulfatados, os quais são produzidos pelas células e secretados no meio em grande quantidade durante a fase estacionária do crescimento das culturas. Após o processo de obtenção do extrato bruto dos polissacarídeos, este material foi adicionado a uma ração comercial de camarões marinhos. Juvenis de Litopenaeus vannamei foram alimentados durante quatro semanas com dietas contendo diferentes concentrações do extrato de polissacarídeos, sendo que, nos camarões alimentados com dietas contendo entre 0,5 e 1,5% de extrato foram verificadas alterações em alguns dos parâmetros imunológicos: contagem total de hemócitos (CTH) e atividade da fenoloxidase (PO); indicando um efeito imunoestimulatório. Além disto, os camarões foram desafiados através da injeção de Vibrio alginolyticus, quando, após 48 h, foi verificada maior sobrevivência nos animais que foram alimentados com dieta suplementada com o extrato bruto de polissacarídeos da microalga Porphyridium cruentum, comprovando o aumento na imunocompetência dos camarões

Referências:

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Impessão Digital, available at: http://impressaodigital126.com.br/?p=13528 - acesso em 26 de maio de 2015.

Mataa, T. M., Martinsa, A.A. & Caetano, N.S.: Microalgae for biodiesel production and other applications: A review. Ren. Sust. En. Rev. 14:217-232, 2010.

Portal Solazyme, disponível em: http://solazyme.com/blog/2014/08/12/the-magic-of-microalgae/ - acesso em 26 de maio de 2015.

CULTIVO DA MICROALGA Nannochloropsis oculata  EM BATELADA ALIMENTADA, Giulia Helena M. Pereira (2016)

RENUKA N; SOOD A; PRASANNA R. & AHLUWALIA AS. Influence of seasonal variation in water quality on the microalgal diversity of sewage wastewater. S Afr J Bot: 90, 137–145, 2014.

Spolaore, P., Joannis-Cassan, C., Duran, E., Isambert, A. Commercial applications of microalgae. J. Biosci. Bioeng. 101:87-96, 2006.

http://www.aquaculturebrasil.com/2016/08/01/importancia-das-microalgas-na-aquicultura/

https://www.ciadoslivros.com.br/cultivo-de-microalgas-marinhas-principios-e-aplicacoes-316092-p44974

http://www.aquaculturebrasil.com/2017/06/20/compostos-bioativos-de-microalgas-para-uso-na-aquicultura/