Riassunto analitico
L’attenzione per i composti naturali derivanti dalle alghe, come pigmenti, molecole antiossidanti, vitamine e lipidi, è in forte crescita per le loro proprietà salutistiche e nutraceutiche. La possibilità di utilizzare microalghe per ricavare composti simili ha suscitato grande interesse, in quanto questi organismi sono facilmente riproducibili in vitro e in grado di crescere molto velocemente, con una richiesta nutritiva minima. Le alghe rispondono agli stress ambientali attivando vie biosintetiche per la sintesi di metaboliti.
Al fine di valutare la risposta agli stress abiotici, due specie algali sono state prese in considerazione (Edaphchlorella mirabilis e Klebsormidium flaccidum) e sono state fatte crescere all’interno di un bioreattore di tipo TIS (Temporary Immersion System) in condizioni controllate e sottoposte a radiazioni di tipo UV-B. Questo sistema in vitro permette di mantenere in agitazione il mezzo di coltura evitando la formazione di biofilm sul fondo e permette, inoltre, di controllare il numero e la durata dei ricambi di aria nella camera di crescita. Le stesse colture microalgali sono state fatte crescere nelle medesime condizioni delle prime ma in mancanza di stress per avere un campione di controllo.
Le microalghe oggetto della tesi sono organismi ubiquitari che crescono sia in habitat acquatico che terrestre anche in condizioni estreme. Queste microalghe in riposta allo stress a cui sono state sottoposte hanno attivato efficaci strategie di difesa ed adattamento.
La prima risposta delle microalghe allo stress è stata studiata mediante valutazione della malondialdeide che, in generale, può essere considerata indice di perossidazione lipidica e, quindi, correlata ad un indice di stress ossidativo. Per questo fine, la produzione di metaboliti secondari è stata indagata successivamente in termini di contenuto di pigmenti (clorofille e carotenoidi), acidi grassi, e fenoli, quest’ultimi ancora in fase di valutazione.
I risultati ottenuti hanno evidenziato che le microalghe mostravano un buon grado di adattamento allo stress indotto, come dimostrato dai risultati della malondialdeide, soprattutto per quanto concerne Edaphchlorella mirabilis. Per quel che riguarda la produzione di pigmenti, le microalghe sottoposte allo stress oggetto della sperimentazione hanno mostrato un contenuto di pigmenti significativamente maggiore soprattutto nel caso di Klebsormidium flaccidum. Anche il profilo degli acidi grassi è in linea con i pigmenti.
In conclusione, i risultati ottenuti mostrano una discreta potenzialità delle microalghe nella produzione di metaboliti interessanti. Per questa ragione, lo studio rappresenta, nel suo insieme, un promettente approccio al futuro sviluppo di procedure e tecnologie sostenibili utili per la produzione di biomasse algali in grado di produrre metaboliti utilizzabili in ambito alimentare, nutraceutico e farmacologico.
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Abstract
The attention to natural compounds coming from algae, such as pigments, antioxidant compounds, vitamins and lipids, is growing rapidly due to their health and nutraceutical properties. The possibility of using microalgae to derive similar compounds has aroused great interest, as these organisms are easy to reproduce in vitro and able to grow very quickly, with minimal nutritional requirements. Algae responds to environmental stress by activating biosynthetic pathways for the synthesis of metabolites. The aim of this experimental study was to evaluate the response to abiotic stress on two algal species: Edaphchlorella mirabilis and Klebsormidium flaccidum. Algal coltures have been grown into a TIS (Temporary Immersion System) type bioreactor under controlled conditions and subjected to UV-B radiation. TIS bioreactor allows to keep the culture medium stirred avoiding the formation of biofilm on the bottom, and allows to control both number and time of air changes in the growth chamber. In addition, the same microalgal cultures were grown under the same conditions as the first ones but in the absence of stress to have a control sample.
Algal species chosen in this thesis are ubiquitous organisms, which can grow both in aquatic and terrestrial habitats even in extreme conditions. These microalgae showed the ability to activate secondary metabolites production after the abiotic stress exposition, as defense and adaption strategies.
The first response of microalgae to stress was studied by evaluating malondialdehyde which, in general, can be considered an index of lipid peroxidation and then correlated to oxidative stress. For this purpose, the production of the secondary metabolites was subsequently investigated such as the content of pigments (chlorophylls and carotenoids), fatty acids and fenols, the last ones still being evaluated.
The results showed that the microalgae have the capability to respond to environmental stresses, especially as regards Edaphchlorella mirabilis. The over production of pigments, in particular in Klebsormidium flaccidum, and specific poly unsaturated fatty acids by stressed algal cultures confirm the adaptation ability of the microalgal studied specie to UV-B radiation exposure.
In conclusion, the results obtained show a fair potential of microalgae in the production of interesting metabolites. For this reason, the study represents a promising approach for algal biomass production which can be applied to food and pharmaceutical technologies in order to get antioxidant molecules from natural e vegetal resources.
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