A suplementação de auxina sob limitação de nitrogênio aumentou o teor de ácido oleico e MUFA na biomassa de Eustigmatos calaminaris com potencial para produção de biodiesel

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 594 (2023) Citar este artigo

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Devido ao seu potencial de acúmulo de lipídios, as microalgas são amplamente estudadas quanto à sua utilização na produção de biodiesel. O presente estudo focou na determinação de mudanças na produção de biomassa, composição bioquímica, acúmulo e distribuição de ácidos graxos em lipídios neutros, glicolipídios, fosfolipídios e propriedades do biodiesel da microalga do solo Eustigmatos calaminaris em resposta a vários níveis de estresse de nitrogênio e indol-3. -suplementação de ácido acético. A maior taxa de crescimento, o maior conteúdo lipídico e a produtividade lipídica diária foram observados na limitação de nitrogênio de até 25% com a suplementação de AIA. O aumento do NL foi associado ao estresse nutricional. Foi registrado aumento no teor de GL e PL com a redução do teor de nitrogênio (25% N) e adição de AIA. A análise por cromatografia gasosa/espectrometria de massas demonstrou que C16:0, C16:1 e C18:1 foram os principais ácidos graxos nos lipídeos de E. calaminaris. Conforme mostrado pela análise lipidômica, a suplementação de IAA nas variantes de limitação de nitrogênio aumentou o conteúdo de TAGs em C18:1 e ácidos graxos monoinsaturados. Os resultados atuais indicaram uma estratégia potencial para melhorar o perfil de ácidos graxos em lipídios neutros e alto potencial de E. calaminaris para aplicações de biodiesel.

Dada a capacidade de sintetizar e acumular lípidos, e em particular triacilglicéridos (TAGs), a biomassa de algas unicelulares é um dos substratos promissores para a produção de biodiesel1. Devido às diversas funções fisiológicas dos lipídios, seu conteúdo e composição nas células das algas variam, dependendo da espécie e das condições ambientais. Na sua composição distinguem-se as seguintes classes lipídicas: lípidos neutros (NL) e lípidos polares, ou seja, glicolípidos (GL) e fosfolípidos (PL). A classe NL é representada principalmente por triacilglicerídeos servindo como material de reserva nas células. Os GLs são os componentes básicos dos tilacóides, enquanto os PLs são componentes das membranas celulares e organelas2. A taxa de síntese e acumulação de lípidos neutros ou lípidos polares estruturais muda dependendo, por exemplo, das condições de crescimento. Em condições ambientais favoráveis, as algas sintetizam lípidos sob a forma de fosfolípidos nas suas membranas celulares3. Fatores de estresse presentes no ambiente induzem alterações no crescimento e metabolismo das células das algas. Conforme mostra a literatura atual, a deficiência de nitrogênio promove o acúmulo de lipídios1,4. Devido, entre outros, à formação de excesso de espécies reativas de oxigênio em condições de estresse, o acúmulo de lipídios é acompanhado pela inibição da divisão celular das algas4. As auxinas são hormônios vegetais cuja função está relacionada à desintoxicação de espécies reativas de oxigênio5. Foi relatado que a auxina do ácido indol-3-acético aumenta o crescimento e a regulação do metabolismo em algas verdes6,7,8. A literatura atual fornece dados sobre o impacto do ácido indol-3-acético em condições de estresse de nitrogênio no crescimento e na composição celular de microalgas9. No entanto, não há informações lipídicas detalhadas sobre as alterações induzidas no perfil de ácidos graxos (incluindo ácidos graxos em classes lipídicas individuais, com consideração especial de lipídios neutros) em resposta à limitação de nitrogênio e à suplementação com ácido indol-3-acético exógeno. Vale ressaltar que a adequação da matéria-prima para a produção de biodiesel é influenciada não apenas pelas quantidades de classes lipídicas individuais, mas também pelo perfil de ácidos graxos em lipídios neutros. Microalgas eustigmatofíceas são consideradas um material promissor para aplicações industriais devido à sua capacidade de produzir ácidos graxos10. Algumas espécies pertencentes à classe Eustigmatophyceae, por exemplo Nannochloropsis spp. marinha, são consideradas espécies oleaginosas modelo e estão sendo investigadas extensivamente. Em contraste, apenas poucos estudos se concentraram em estirpes de Eustigmatos que ocorrem no solo; além disso, o potencial biotecnológico destas algas ainda não foi explorado11. Até o momento, as algas Eustigmatophyceae do gênero Nannochloropsis, Trachydiscusminutus, Vischeri e Eustigmatos magnus foram analisadas apenas em termos de sua capacidade de sintetizar compostos lipídicos4,11,12,13. A ampla utilização de Nannochloropsis spp. em biotecnologia sugere que também outras espécies de Eustigmatophyceae podem ser caracterizadas por grande potencial biotecnológico. Eustigmatos calaminaris (Eustigmatophyceae) é uma alga cocóide unicelular isolada de resíduos de minas de calamina, cujo perfil lipídico ainda não foi caracterizado até o momento14,15.