EXTRAÇÃO DE FICOCIANINA A PARTIR DE DIFERENTES BIOMASSAS DE Spirulina sp.

Transcrição

1 EXTRAÇÃO DE FICOCIANINA A PARTIR DE DIFERENTES BIOMASSAS DE Spirulin sp. PHYCOCYANIN EXTRACTION FROM DIFFERENT BIOMASSES OF Spirulin sp. Croline Cost Mores¹; Jnín Fernndes de Medeiros Burkert 2 ;Jorge Alberto Vieir Cost 2 ; Susn Julino Klil 2 * RESUMO Spirulin é um inobtéri de or verde zuld, d lsse ds ABSTRACT inofíes que rese espontnemente em águs fortemente llins. Possui proprieddes nutrêutis, podendo ser utilizd n formulção de limentos, visndo ssim o enriqueimento protéio, vitmínio e minerl. Dentro de su élul possui um pigmento protéio denomindo fioinin, um bioornte nturl zul, que pode presentr um vriedde de proprieddes frmológis, sendo de grnde importâni industril. O presente trblho teve por finlidde omprr os extrtos de fioinin obtidos prtir de biomsss de Spirulin pltensis ultivds em meio mixotrófio e utotrófio om os ds biomsss obtids omerilmente, vlindo onentrção, purez do extrto e o rendimento de extrção de fioinin. Pr tl proedimento fioinin foi extríd sob gitção e tempertur onstntes. A biomss proveniente do ultivo utotrófio forneeu melhores resultdos de onentrção de fioinin, purez e rendimento de extrção qundo omprd om biomss do ultivo mixotrófio e biomsss omeriis. Spirulin is blue-green ynobterium of the lss Cynophyee, whih grows spontneously in highly lkline wters. It shows nutreutil properties nd n be used in food formultions, imed t protein, vitmin nd minerl enrihment. Within its ell it ontins protein pigment lled phyoynin, nturl blue bio-dye tht n present vriety of phrmologil properties of gret industril importne. The objetive of the present study ws to ompre phyoynin extrts obtined from Spirulin pltensis biomsses produed by ultivtion in mixotrophi nd utotrophi medi, with ommerilly obtined biomsses, evluting the onentrtion, extrt purity nd extrtion yield of the phyoynin. The phyoynin ws extrted under onstnt gittion nd temperture. The biomss obtined from the utotrophi ulture provided the best results with respet to the onentrtion, purity nd extrtion yield of phyoynin, s ompred to the biomsses obtined from the mixotrophi ulture nd the ommeril biomsses. Plvrs-hve: inobtéri, utotrófio, mixotrófio Key-words: ynobteri, utotrophi, mixotrophi (Reebido pr Publição em 28/11/2005, Aprovdo em 23/09/2007)

2 MORAES et l. Extrção de fioinin prtir de diferentes biomsss de Spirulin sp. TEXTO Um grnde prte d energi luminos usd por um orgnismo fotossintétio é ptd por um diversidde de pigmentos essórios, um vez que lorofil bsorve energi luminos somente em um região luminos do espetro solr. A energi de exitção é posteriormente trnsferid pr os entros de reção lolizdos ns membrns fotossintétis, provondo o proesso fotossintétio. Em inobtéris, os pigmentos fotossintétios são lorofil, os rotenóides e s fiobiliproteíns, ests últims tundo omo pigmentos essórios n fotossíntese (REIS et l., 1998), sendo tividde fotossintéti essenil pr produção destes pigmentos (MARQUEZ et l., 1995). As prinipis fiobiliproteíns são fioinin, lofioinin e fioeritrin (HENRIKSON, 1994). Qundo extríds, s fioinins têm sido usds priniplmente omo bioornte de limentos, ou em pequens quntiddes são usds omo trçdores de imunoensios devido às sus proprieddes fluoresentes (VONSHAK, 1997). Tmbém podem ser usds omo gentes nti-tumoris (REDDY et l., 2003), ntiinflmtórios e nti-oxidntes (BHAT & MADYASTHA, 2001; ESTRADA et l., 2001). Dentre os orgnismos produtores deste bioornte, dest-se Spirulin pltensis, um inobtéri pz de produzir quntiddes elevds deste pigmento (CHEN & ZHANG, 1996). Este orgnismo foi reentemente reonheido por utilizr substrtos de rbono orgânio, omo gliose, pr ultivos heterotrófios e mixotrófios (ZHANG et l., 1998). Entretnto, lgums espéies podem reser utotrofimente n luz usndo dióxido de rbono e heterotrofimente no esuro usndo ompostos orgânios omo fonte de energi e rbono (MARQUEZ et l., 1995). Os resultdos mostrrm que biomss lgl e fotopigmentos produzidos mixotrofimente om 2 g dm -3 de gliose form proximdmente 1,5 2 vezes mior que durnte ultivos utotrófios. Estudos em inobtéris têm sido restritos e há pou informção sobre utilizção de fontes orgânis de rbono. Tendo em vist s proprieddes do bioornte fioinin e pou litertur existente sobre seu onteúdo em éluls de Spirulin pltensis ultivds utotrófi e mixotrofimente, o presente trblho teve por objetivo vlir o onteúdo de fioinin ns biomsss de Spirulin pltensis ultivds utotrofimente e mixotrofimente, omprndo-s om dus biomsss omeriis de Spirulin. Pr relizção dos experimentos form utilizds dus eps de Spirulin sp. dquirids no omério (denominds Com A e Com B) e ep LEB-52 de Spirulin pltensis (COSTA et l., 2004), mntid em meio Zrrouk (ZARROUK,1966) 20% (v/v). Pr Spirulin pltensis LEB 52 relizrm-se qutro ensios, onde vriouse onentrção de meio Zrrouk e de gliose (ANDRADE et l., 2004), onforme Tbel 1.

3 MORAES et l. Extrção de fioinin prtir de diferentes biomsss de Spirulin sp. Tbel 1. Meios de ultivo utilizdos pr os ensios relizdos om Spirulin pltensis LEB 52 Ensio I II III IV Meio de ultivo Cultivo mixotrófio om 0,5g L -1 de gliose e 20% de meio Zrrouk Cultivo mixotrófio om 0,25 g L -1 de gliose e 10% de meio Zrrouk Cultivo mixotrófio om 0,25 g L -1 de gliose e 20% de meio Zrrouk Cultivo utotrófio om 20% de meio Zrrouk Os ultivos om Spirulin pltensis LEB 52 form tmbém ses e ongelds, form merds té iniidos om er de 0,15 g L -1 de inóulo e form obtenção de um diâmetro de prtíul inferior 0,149 mm. A onduzidos n idde de Rio Grnde (32,05 ºS; 52,11 ºW), em fotobiorretores bertos, om volume útil de 450 L, obertos por estuf de hidroponi sob gitção. Os ultivos durrm proximdmente 40 dis, té fse estionári, e form relizdos em ondições mbientis. O e o ompnhmento do resimento de biomss foi feito trvés d medid d densidde óti 670 nm dirimente. A biomss se e ongeld proveniente dos ultivos utotrófio e mixotrófio e s biomsss omeriis A e B, extrção foi relizd onforme ondições previmente otimizds por SILVEIRA et l. (2007), que utilizrm solvente quoso diiondo biomss sob gitção e tempertur ontrolds. Após extrção, s mostrs em triplit form entrifugds e bsorbâni do sobrendnte foi medid 280, 620 e 652 nm. A onentrção de fioinin foi luld trvés do método espetrofotométrio usndo Equção 1, desrit por BENNET & BOGORAD (1978): ( A 620 0,474 ( A )) 652 CF (1) 5,34 Onde: CF é onentrção de fioinin em mg ml -1 A620 é bsorbâni 620 nm A 652 é bsorbâni 652 nm A purez do extrto de fioinin foi monitord pel tinge o vlor máximo, enqunto que 280 nm indi tx A 620 A 280 (ABALDE et l., 1998). Absorbâni 620 onentrção de proteíns totis n solução (LIU et l., 2005) nm é o omprimento de ond onde bsorção de fioinin O rendimento de extrção foi luldo onforme Equção 2. CF. V R (2) BS

4 Onde: MORAES et l. Extrção de fioinin prtir de diferentes biomsss de Spirulin sp. R Rendimento de extrção (mg g -1 ) V volume do extrto (ml) BS biomss se (g) A vlição ds resposts foi feit trvés de um Análise de Vriâni (ANOVA) p<0,05, onde verifiou-se que s resposts de onentrção, purez e rendimento de extrção de fioinin ds diferentes biomsss diferim esttistimente entre si. Dest form, optou-se pel relizção de um teste de diferenç de médis (teste de Tukey) pr d respost. A Figur 1 present onentrção e purez médis obtids em d ensio, onde letrs iguis representm resposts esttistimente iguis p<0,05. Os vlores mis ltos de onentrção e purez são enontrdos pr fioinin extríd de biomss proveniente do ultivo utotrófio (ensio IV), no qul se tingiu um onentrção igul 3,55 mg ml -1 e um purez de 0,67. 4,0 d 1,0 3,5 Conentrção de fioinin (mg/ml) - CF 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 b b d 0,8 0,6 0,4 0,2 P urez de E xtrto - P E 0,0 e e I II III IV Com A Com B Ensio 0,0 CF P E Figur 1. Médis e desvio pdrão pr onentrção de fioinin e purez de extrto. Qunto à omprção entre os ultivos desenvolvidos no lbortório e s biomsss obtids no omério, é possível explir o bixo onteúdo de fioinin n biomss hmd de COM B de dus forms. A primeir sugere que fioinin pode ter sido extríd previmente, já que emblgem informv presenç de éluls de Spirulin, sem menionr se houve ou não extrção do bioornte de ltíssimo vlor gregdo (proximdmente US$ 6 o miligrm). Além disso, outro fto que expli o bixo teor de fioinin são s prováveis ondições estbilidde térmi verifirm que fioinin é estável té temperturs inferiores 45ºC (SARADA et l., 1999). Portnto, se s éluls de Spirulin form ses temperturs superiores ests, pode ter hvido um degrdção do bioornte. A Figur 2 present s resposts obtids pr o rendimento de extrção de fioinin de d biomss estudd, sendo que letrs iguis signifim resposts iguis p<0,05. Observ-se que respost mis stisftóri foi tingid qundo se utilizou ultivo utotrófio (ensio IV), no indequds de segem, um vez que estudos sobre su

5 MORAES et l. Extrção de fioinin prtir de diferentes biomsss de Spirulin sp. qul obteve-se um rendimento de 44,4 mg g -1, ou sej, no mínimo 40% mior que pr os demis experimentos. 50 d 40 R endim ento (m g/g) b 10 e 0 I II III IV Com A Com B ND Ens io Figur 2. Médis e desvio pdrão pr rendimento de extrção. ND Não detetável Embor MARQUEZ et l. (1995) tenhm obtido melhores resultdos qundo utilizrm ultivos mixotrófios, CHEN & ZANG (1997) num estudo que ompr o ultivo utotrófio e o mixotrófio, observrm que o ultivo utotrófio é melhor que o mixotrófio, em relção o Agrdeimentos Ao Conselho Nionl de Desenvolvimento Científio e Tenológio - (CNPq) e Coordenção de Aperfeiçomento de Pessol de Nível Superior pelo poio finneiro. rendimento de extrção. N ultur fotoutotrófi,o onteúdo de fioinin foi onstnte em proximdmente 140 mg g -1 de éluls ses o longo do tempo de ultivo. Já nos ultivos mixotrófios o onteúdo de fioinin tingiu um máximo de 108 mg g -1. Dinte dos resultdos presentdos é possível firmr que melhor ondição pr obtenção de um extrto de fioinin foi utilizndo-se biomss proveniente do ultivo utotrófio om 20% de meio Zrrouk. Obteve-se um onentrção de fioinin de 3,55 mg ml -1, purez de REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABALDE, J.; BETANCOURT, L.; TORRES, E.; et l. Purifition nd hrteriztion of phyoynin from the mrine ynobterium Synehoous sp. IO9201. Plnt Siene, v. 136, p , ANDRADE, M.R.; RADMANN, E.M.; CERQUEIRA, V.; et l. Mixotrophi ultivtion of Optimiztion of Spirulin pltensis in different photobioretor onfigurtions. In: INTERNACIONAL SYMPOSIUM: CYANOBACTERIA FROM extrto 0,67 e um rendimento de extrção de 44,4 mg g -1, vlores superiores queles om o extrto de fioinin HEALTH, SCIENCE AND DEVELOPMENT,2004, Abstrts Frnç, Embiez. proveniente d biomss dos ultivos mixotrófios e ds biomsss de mrs omeriis. Estes resultdos onordm om os de CHEN & ZANG (1997). BENNETT, A. & BOGORAD, L. Complimentry hromti dpttion in filmentous blue-green lg. Journl of Cell Biology, New York, v. 58, p , 1973.

6 MORAES et l. Extrção de fioinin prtir de diferentes biomsss de Spirulin sp. BHAT, V.B. & MADYASATHA, K.M. Svenging of mrophges. Biohemil nd Biophysil Reserh Peroxynitrite by Phyoynin nd Phyoynobilin from Spirulin pltensis: Protetion Aginst Oxidtive Dmge to DNA. Biohemil nd Biophysil Reserh Communitions. v. 285, p CHEN, F.; ZHANG, Y; GUO, S. Growth nd phyoynin formtion of Spirulin pltensis in photoheterotrophi ulture. Biotehnology Letters, Kew, v. 18, n.5, p , CHEN, F. & ZHANG, Y. High ell density mixotrophi ulture of Spirulin pltensis on gluose for phyoynin prodution using fed-bth system. Enzime nd Mirobil Tehnology, New York,. v.20. p , COSTA, J.A..V.; COLLA, L.M.; DUARTE FILHO, P.F. Improving Spirulin pltensis biomss yield using fedbth proess. Bioresoure Tehnology, Amsterdn, v.92, p , ESTRADA, J.E.P.; BESCÓS, P.B.; FRESNO, A.M.V. Antioxidnt tivity of different frtions of Spirulin pltensis proten extrt. IL Frmo. v. 56, p HENRIKSON, R., Mirolg Spirulin: Superlimento del futuro. Brelon: Ediiones S.A. Urno, 1994, 222p. LIU, L.; CHEN, X.; ZHANG, X.; et l. One-step hromtogrphy method for effiient seprtion nd purifition of R-phyoerythrin from Polysiphoni ureolt. Journl of Biotehnology, Amsterdn, v.116, p , MARQUEZ, F.J.; NISHIO, N.; NAGAI, S. Enhnement of Communitions. v.304, p , REIS, A.; MENDES, A.;LOBO-FERNANDES, H.; et l.. Prodution, extrtion nd purifition of phyobiliproteins from Nosto sp. Bioresoure Tehnology, Amsterdn, v. 66, p , SARADA, R.; PILLAI, M. G.; RAVISHANKAR, G. A. Phyoynin from Spirulin sp: influene of proessing of biomss on phyoynin yield, nlysis of effiy of extrtion methods nd stbility studies on phyoynin. Proess Biohemistry, Essex, v. 34, p , 1999 SILVEIRA, S.T.; BURKERT, J.F.M.; COSTA, J.A.V., et l. Optimiztion of phyoynin extrtion from Spirulin pltensis using ftoril design. Bioresoure Tehnology, Amsterdn, v.98, p , ZHANG, X.W.; ZHANG, Y.M.; CHEN, F. Kinetio models for phyoynin prodution by high ell density mixotrophi ulture of the mirolg Spirulin pltensis. Journl of Industril Mirobiology & Biotehnology. v.21. p , VONSHAK, A. Spirulin pltensis (Arthospir) Physiology, ell biology nd biotehnology. Ed. Tylor & Frnis, p ZARROUK, C. Contribuition à l eitude d une ynophyée. Influene de divers fteurs physiques et himiques sur l roissne et photosyhthese de Spirulin mxim Geitler Ph.D.Thesis, University of Pris. biomss nd pigment prodution during growth of Spirulin pltensis in mixotrophi ulture. Journl of Chemil Tehnology Biotehnology, London, v. 62, p , REDDY, C. M.; SUBHASHINI, J.; MAHIPAL, S.V.K.; et l C- phyoynin, seletive ylooxygense-2 inhibitor, indues poptosis in lipopilyshride-stimulted RAW 264.7