Exploring the potential of eukaryotic microalgae: a biochemical, bioactive, and metabolomic study
| dc.contributor.advisor1 | Lombardi, Ana Teresa | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/6737850858443813 | por |
| dc.contributor.advisor1orcid | https://orcid.org/0000-0002-4299-3640 | por |
| dc.contributor.author | Solidade, Lucas Santos | |
| dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/3866513568022265 | por |
| dc.contributor.authororcid | https://orcid.org/0000-0002-6808-0495 | por |
| dc.date.accessioned | 2024-11-21T12:54:51Z | |
| dc.date.available | 2024-11-21T12:54:51Z | |
| dc.date.issued | 2024-11-01 | |
| dc.description.abstract | Microalgae are unicellular photosynthetic microorganisms whose use dates back to ancient times. They stand out for their ability to accumulate proteins, polyunsaturated fatty acids, pigments, and bioactive compounds with nutritional and industrial potential. This study aimed to explore freshwater eukaryotic microalgae by evaluating their chemical composition, as well as their potential applications in the nutraceutical, bioenergy and pharmaceutical sectors. For this purpose, 26 different species of microalgae were evaluated, of which 12 had their biochemical compositions characterized. The microalgae Pediastrum sp. and Chlorella emersonii presented the most promising macromolecular compositions for industrial feasibility studies, with growth rates higher than the other algae (0.96 and 0.90 d-1) and protein content greater than 60%. Pediastrum sp. also stood out for its higher percentage of polyunsaturated fatty acids and superior antioxidant activity, making it promising as a nutritional source. Regarding antimicrobial activity, the microalga C. emersonii was able to inhibit the Gram-positive bacteria Staphylococcus aureus and Enterococcus faecalis. After fractionation, its antimicrobial potential increased, with fractions B and C showing the ability to inhibit the growth of S. aureus at concentrations of up to 50 µg.mL-1 and S. mutans at up to 25 µg.mL-1. Metabolic analysis of these fractions indicated the significant presence of polyunsaturated fatty acids, likely responsible for the antimicrobial activity, as well as secondary compounds that require further investigation. The anti-obesity activity of the extracts was also observed, with lipid-reducing, anti-inflammatory, and appetite-suppressing potential in the microalgae S. bibraianum and Dictyosphaerium sp. S. bibraianum demonstrated the highest lipid-reducing activity, reducing lipid reserves by up to 50%, while Dictyosphaerium sp. exhibited the greatest appetite-suppressing (70% inhibition) and anti-inflammatory activity (95% inhibition). Metabolomic analysis revealed metabolites such as chlorophyll derivatives and polar lipids associated with these bioactivities. The assays also indicated an absence of cytotoxicity in the extracts. In conclusion, the microalgae C. emersonii, Pediastrum sp., and Dictyosphaerium sp. show promise for nutraceutical and pharmaceutical applications. They may be further explored for future industrial applications, standing out from the other algae evaluated in this study. | eng |
| dc.description.resumo | Microalgas são microorganismos fotossintetizantes unicelulares, cuja utilização remonta à antiguidade. Elas se destacam por sua capacidade de acumular proteínas, ácidos graxos poli-insaturados, pigmentos e compostos bioativos com potencial nutricional e industrial. Este estudo teve como objetivo principal explorar microalgas eucarióticas de água doce avaliando sua composição química, bem como suas potenciais aplicações nos setores nutracêutico, da bioenergia e farmacêuticos. Para isso, foram avaliadas 26 diferentes espécies de microalgas, das quais 12 tiveram suas composições bioquímicas caracterizadas. As microalgas Pediastrum sp. e Chlorella emersonii apresentaram as composições macromoleculares mais promissoras para estudos de viabilidade industrial, com taxas de crescimento superiores às demais algas, de 0,96 e 0,90 d-1, e teor proteico superior a 60%. Pediastrum sp. também se destacou pelo maior percentual de ácidos graxos poli-insaturados e por sua atividade antioxidante superior, o que a torna promissora como fonte nutricional. Quanto à atividade antimicrobiana, a microalga C. emersonii foi capaz de inibir as bactérias Gram-positivas Staphylococcus aureus e Enterococcus faecalis. Após fracionamento, seu potencial antimicrobiano foi incrementado, com as frações B e C mostrando a capacidade de inibir o crescimento de S. aureus em até 50 µg.mL-1 e S. mutans até 25 µg.mL-1. A análise metabólica dessas frações indicou a presença significativa de ácidos graxos poli-insaturados, possivelmente responsáveis pela atividade antimicrobiana, além de compostos secundários que necessitam de mais investigação. Observou-se também a atividade antiobesidade dos extratos, com potencial redutor de lipídios, anti-inflamatório e inibidor de apetite nas microalgas S. bibraianum e Dictyosphaerium sp. S. bibraianum demonstrou a maior atividade redutora de lipídios, reduzindo as reservas lipídicas em até 50%, enquanto Dictyosphaerium sp. apresentou a maior atividade inibidora do apetite (70% de inibição) e anti-inflamatória (95% de inibição). A análise metabolômica revelou metabólitos, como derivados da clorofila e lipídios polares, associados a essas bioatividades. Os ensaios também indicaram ausência de citotoxicidade dos extratos. Assim conclui-se que as microalgas C. emersonii, Pediastrum sp. e Dictyosphaerium sp. mostram-se promissoras para aplicações nutracêuticas e farmacêuticas. Elas podem ser exploradas futuramente para aplicações industriais, destacando-se das demais algas avaliadas. | por |
| dc.description.sponsorship | Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) | por |
| dc.description.sponsorshipId | 2020/12508-2 | por |
| dc.identifier.citation | SOLIDADE, Lucas Santos. Exploring the potential of eukaryotic microalgae: a biochemical, bioactive, and metabolomic study. 2024. Tese (Doutorado em Biotecnologia) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/21031. | por |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/21031 | |
| dc.language.iso | eng | por |
| dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
| dc.publisher.address | Campus São Carlos | por |
| dc.publisher.initials | UFSCar | por |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia - PPGBiotec | por |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | * |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | * |
| dc.subject | Aplicações nutricionais | por |
| dc.subject | Antiobesidade | por |
| dc.subject | Antimicrobiano | por |
| dc.subject | Microalgas de água doce | por |
| dc.subject | Nutritional applications | eng |
| dc.subject | Anti-obesity | eng |
| dc.subject | Antimicrobial | eng |
| dc.subject | Freshwater microalgae | eng |
| dc.subject.cnpq | CIENCIAS BIOLOGICAS::BOTANICA::BOTANICA APLICADA | por |
| dc.subject.cnpq | CIENCIAS BIOLOGICAS::MICROBIOLOGIA | por |
| dc.subject.cnpq | CIENCIAS BIOLOGICAS::MICROBIOLOGIA::BIOLOGIA E FISIOLOGIA DOS MICROORGANISMOS | por |
| dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICA::QUIMICA DOS PRODUTOS NATURAIS | por |
| dc.title | Exploring the potential of eukaryotic microalgae: a biochemical, bioactive, and metabolomic study | eng |
| dc.title.alternative | Explorando o potencial das microalgas eucarióticas: um estudo bioquímico, bioativo e metabolômico | por |
| dc.type | Tese | por |
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