Microalgas: características, classificação e aplicações - Ciência - 2023

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As microalgas São organismos eucarióticos, fotoautotróficos, ou seja, obtêm energia da luz e sintetizam seus próprios alimentos. Eles contêm clorofila e outros pigmentos acessórios que lhes conferem grande eficiência fotossintética.

São unicelulares, coloniais -quando se estabelecem como agregados- e filamentosos (solitários ou coloniais). Eles fazem parte do fitoplâncton, junto com as cianobactérias (procariontes). O fitoplâncton é o conjunto de microrganismos aquáticos fotossintéticos que flutuam passivamente ou têm mobilidade reduzida.

As microalgas são encontradas desde o Equador terrestre até as regiões polares e são reconhecidas como fonte de biomoléculas e metabólitos de grande importância econômica. São fonte direta de alimentos, remédios, forragens, fertilizantes e combustível, e são até indicadores de contaminação.

Caracteristicas

Produtores que usam a luz solar como fonte de energia

A maioria das microalgas é de cor verde porque contém clorofila (pigmento tetrapirrólico da planta), um fotorreceptor de energia luminosa que permite a realização da fotossíntese.

No entanto, algumas microalgas são de cor vermelha ou marrom, pois contêm xantofilas (pigmentos carotenóides amarelos), que mascaram a cor verde.

Habitats

Habitam vários ambientes aquáticos doces e salgados, naturais e artificiais (como piscinas e tanques de peixes). Alguns são capazes de crescer no solo, em habitats ácidos e dentro de rochas porosas (endolíticas), em locais muito secos e muito frios.

Classificação

As microalgas representam um grupo altamente heterogêneo, por ser polifilético, ou seja, agrupa espécies descendentes de diferentes ancestrais.

Para classificar esses microrganismos, várias características têm sido utilizadas, entre elas: a natureza de suas clorofilas e de suas substâncias de reserva de energia, a estrutura da parede celular e o tipo de mobilidade que apresentam.

Natureza de suas clorofilas

A maioria das algas tem clorofila do tipo a e algumas poucas têm outro tipo de clorofila derivada dela.

Muitos são fototróficos obrigatórios e não crescem no escuro. No entanto, alguns crescem no escuro e catabolizam açúcares simples e ácidos orgânicos na ausência de luz.

Por exemplo, alguns flagelados e clorófitas podem usar acetato como fonte de carbono e energia. Outros assimilam compostos simples na presença de luz (fotoheterotrofia), sem usá-los como fonte de energia.

Polímeros de carbono como reserva de energia

Como produto do processo fotossintético, as microalgas produzem uma grande variedade de polímeros carbonáceos que servem como reserva de energia.

Por exemplo, as microalgas da divisão Chlorophyta geram amido de reserva (α-1,4-D-glicose), muito semelhante aos amidos de plantas superiores.

Estrutura da parede celular

As paredes das microalgas apresentam uma variedade considerável de estruturas e composição química. A parede pode ser composta por fibras de celulose, geralmente com adição de xilana, pectina, manana, ácidos algínicos ou ácido fucínico.

Em algumas algas calcárias ou coralinas, a parede celular apresenta deposição de carbonato de cálcio, enquanto outras apresentam quitina.

As diatomáceas, por sua vez, apresentam silício em sua parede celular, ao qual são adicionados polissacarídeos e proteínas, formando conchas de simetria bilateral ou radial (frústulas). Essas conchas permanecem intactas por muito tempo, formando fósseis.

As microalgas euglenóides, ao contrário das anteriores, não possuem parede celular.

Tipo de mobilidade

Microalgas podem apresentar flagelos (como Euglena e dinoflagelados), mas nunca têm cílios. Por outro lado, algumas microalgas apresentam imobilidade em sua fase vegetativa, porém seus gametas podem ser móveis.

Aplicações biotecnológicas

Alimentação humana e animal

Na década de 1950, cientistas alemães começaram a cultivar microalgas a granel para obter lipídios e proteínas que substituiriam as proteínas convencionais de origem animal e vegetal, com o objetivo de cobrir o consumo de gado e humanos.

Recentemente, o cultivo massivo de microalgas tem sido projetado como uma das possibilidades de combate à fome e desnutrição mundial.

As microalgas têm concentrações incomuns de nutrientes, que são maiores do que as observadas em qualquer espécie de planta superior. Uma grama diária de microalgas é uma alternativa para complementar uma dieta deficiente.

Vantagens de seu uso como alimento

Dentre as vantagens do uso de microalgas como alimento, temos as seguintes:

Alta velocidade de crescimento de microalgas (apresentam rendimento 20 vezes maior que a soja por unidade de área).
Gera benefícios medidos no "perfil hematológico" e no "estado intelectual" do consumidor, ao consumir pequenas doses diárias como suplemento nutricional.
Alto teor de proteína em comparação com outros alimentos naturais.
Alta concentração de vitaminas e minerais: a ingestão de 1 a 3 gramas por dia de subprodutos de microalgas fornece quantidades apreciáveis de beta-caroteno (pró-vitamina A), vitaminas E e complexo B, ferro e oligoelementos.
Fonte de nutrição altamente energizante (em comparação com o ginseng e o pólen coletado pelas abelhas).
Eles são recomendados para treinamento de alta intensidade.
Devido à sua concentração, baixo peso e facilidade de transporte, o extrato seco de microalgas é adequado como alimento não perecível para armazenar em antecipação a situações de emergência.

Aquicultura

As microalgas são utilizadas como alimento na aquicultura devido ao seu alto teor de proteína (de 40 a 65% em peso seco) e sua capacidade de aumentar a cor de salmonídeos e crustáceos com seus pigmentos.

Por exemplo, é utilizado como alimento para bivalves em todas as fases de crescimento; para os estágios larvais de algumas espécies de crustáceos e para os estágios iniciais de algumas espécies de peixes.

Pigmentos na indústria alimentícia

Alguns pigmentos microalgais são usados como aditivos em forragens para aumentar a pigmentação da carne de frango e gema de ovo, bem como para aumentar a fertilidade do gado.

Esses pigmentos também são usados como corantes em produtos como margarina, maionese, suco de laranja, sorvete, queijo e produtos de panificação.

Medicina humana e veterinária

No campo da medicina humana e veterinária, o potencial das microalgas é reconhecido, porque:

Eles reduzem o risco de vários tipos de câncer, doenças cardíacas e oftálmicas (graças ao seu conteúdo de luteína).
Eles ajudam a prevenir e tratar doenças coronárias, agregação de plaquetas, níveis anormais de colesterol e também são altamente promissores para o tratamento de certas doenças mentais (devido ao seu conteúdo de ômega-3).
Têm ação antimutagênica, estimulando o sistema imunológico, reduzindo a hipertensão e desintoxicando.
Apresentam ação bactericida e anticoagulante.
Eles aumentam a biodisponibilidade do ferro.
Medicamentos à base de microalgas terapêuticas e preventivas têm sido gerados para colite ulcerativa, gastrite e anemia, entre outras condições.

Fertilizantes

Microalgas são utilizadas como biofertilizantes e condicionadores de solo. Esses microrganismos fotoautotróficos cobrem rapidamente os solos perturbados ou queimados, reduzindo o risco de erosão.

Algumas espécies favorecem a fixação de nitrogênio e tornaram possível, por exemplo, o cultivo de arroz em terras alagadas durante séculos, sem a adição de fertilizantes. Outras espécies são usadas para substituir a cal no composto.

Cosméticos

Derivados de microalgas têm sido usados na formulação de dentifrícios enriquecidos, que eliminam as bactérias causadoras da cárie dentária.

Cremes que incluem esses derivados também foram desenvolvidos por suas propriedades antioxidantes e de proteção ultravioleta.

Tratamento de águas residuais

As microalgas são aplicadas em processos de transformação de matéria orgânica de efluentes, gerando biomassa e água tratada para irrigação. Nesse processo, as microalgas fornecem o oxigênio necessário às bactérias aeróbias, degradando os poluentes orgânicos.

Indicadores de poluição

Dada a importância ecológica das microalgas como produtoras primárias de ambientes aquáticos, elas são organismos indicadores de poluição ambiental.

Além disso, apresentam grande tolerância a metais pesados como cobre, cádmio e chumbo, bem como aos hidrocarbonetos clorados, por isso podem ser indicadores da presença desses metais.

Biogás

Algumas espécies (por exemplo, Clorela Y Espirulina), têm sido utilizados para purificar o biogás, uma vez que consomem dióxido de carbono como fonte de carbono inorgânico, além de controlar simultaneamente o pH do meio.

Biocombustíveis

As microalgas biossintetizam uma ampla gama de subprodutos bioenergéticos comercialmente interessantes, como gorduras, óleos, açúcares e compostos bioativos funcionais.

Muitas espécies são ricas em lipídios e hidrocarbonetos adequados para uso direto como biocombustíveis líquidos de alta energia, em níveis superiores aos presentes em plantas terrestres, e também têm potencial como substitutos para produtos de refinaria de combustíveis fósseis. Isso não é surpreendente, considerando que se acredita que a maior parte do óleo tenha se originado de microalgas.

Uma espécie, Botryococcus braunii, em particular, foi amplamente estudado. Prevê-se que a produção de óleo de microalgas seja até 100 vezes maior do que a das lavouras terrestres, de 7.500-24.000 litros de óleo por acre por ano, em comparação com a colza e a palma, com 738 e 3690 litros, respectivamente .

Referências

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