Bioacumulação de ferro por Panus strigellus em cultivo submerso e seus efeitos no metabolismo secundário e atividade antimicrobiana

Mestrado em Biotecnologia Aplicada à Agricultura
Autor: Kamilla Gobo Pessanha
Orientador: Maria Graciela Iecher Faria Nunes
Defendido em: 08/05/2026

Resumo

A anemia ferropriva constitui um relevante problema de saúde pública global, demandando estratégias alternativas que promovam maior biodisponibilidade e segurança na suplementação de ferro empregada no tratamento e na prevenção da anemia ferropriva, apresenta limitações relacionadas à biodisponibilidade e à tolerabilidade. Nesse contexto, fungos basidiomicetos apresentam elevado potencial biotecnológico para biofortificação mineral e produção antimicrobiana. O presente estudo teve como objetivo avaliar a capacidade de bioacumulação de ferro pelo basidiomiceto Panus strigellus em cultivo submerso, bem como investigar os efeitos desse enriquecimento sobre o metabolismo secundário e a atividade bacteriana da biomassa micelial. O fungo foi cultivado em meio extrato de malte suplementado com diferentes concentrações de ferro (0 a 100 mg/mL), utilizando sulfato ferroso como fonte mineral. A biomassa produzida foi obtida, extrato da biomassa foi analisado e o teor de ferro bioacumulado foi determinado por espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP-OES). A composição química dos extratos hidroetanólicos foi analisada por cromatografia líquida de ultraeficiência acoplada à espectrometria de massas (UHPLC-MS/MS), e a atividade antimicrobiana avaliada por meio da determinação da concentração inibitória mínima (CIM), utilizando o método de microdiluição em caldo.A suplementação com ferro favoreceu o crescimento micelial, com maior produção de biomassa observada na concentração de 100 mg/mL. A bioacumulação apresentou comportamento não linear, com maiores valores entre 10 e 80 mg/mL, destacando-se 42,88 µg/g na concentração de 20 mg/mL. A eficiência de bioacumulação aumentou com a disponibilidade do metal, indicando maior incorporação total de ferro na biomassa, embora o teor de ferro por unidade de massa tenha apresentado baixa correlação com o crescimento micelial. A análise química revelou a presença de compostos fenólicos, incluindo vanilina, coniferil aldeído, sinapaldeído, hidroxibenzaldeído, ácido p-cumárico e ácido nicotínico, com aumento significativo de alguns desses compostos na biomassa enriquecida com ferro, evidenciando a modulação do metabolismo secundário. Nos ensaios antimicrobianos, os extratos hidroetanólicos apresentaram atividade frente a bactérias Gram-positivas e Gram-negativas. O extrato da biomassa bioacumulada com ferro apresentou CIM de 8,35 mg/mL frente a Staphylococcus epidermidis, enquanto o extrato sem suplementação apresentou CIM de 16,65 mg/mL frente a Staphylococcus aureus. Para Escherichia coli e Salmonella Typhi, não foram observadas diferenças estatisticamente significativas entre os tratamentos. Conclui-se que Panus strigellus apresenta potencial para biofortificação com ferro em cultivo submerso, associado à modulação do metabolismo secundário e à produção de compostos fenólicos com atividade antimicrobiana. Esses achados destacam o potencial da biomassa micelial como uma fonte promissora para o desenvolvimento de alimentos funcionais e aplicações biotecnológicas.

Palavras-chave

Vanilina . Bioacumulação de ferro. Cultura submersa. Polyporaceae. Lentinus strigellus

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Title

Iron bioaccumulation by Panus strigellus in submerged culture and its effects on secondary metabolism and antimicrobial activity

Abstract

Iron deficiency anemia constitutes a significant global public health problem, requiring alternative strategies that promote greater bioavailability and safety in iron supplementation used for the treatment and prevention of iron deficiency anemia, which still presents limitations related to bioavailability and tolerability. In this context, basidiomycete fungi exhibit high biotechnological potential for mineral biofortification and antimicrobial production. The present study aimed to evaluate the iron bioaccumulation capacity of the basidiomycete Panus strigellus under submerged cultivation, as well as to investigate the effects of this enrichment on secondary metabolism and the antibacterial activity of the mycelial biomass. The fungus was cultivated in malt extract medium supplemented with different iron concentrations (0 to 100 mg/mL), using ferrous sulfate as the mineral source. The produced biomass was collected, and biomass extracts were obtained. The bioaccumulated iron content was determined by inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES). The chemical composition of the hydroethanolic extracts was analyzed by ultra-high-performance liquid chromatography coupled with mass spectrometry (UHPLC-MS/MS), and antimicrobial activity was evaluated by determining the minimum inhibitory concentration (MIC) using the broth microdilution method. Iron supplementation promoted mycelial growth, with the highest biomass production observed at the concentration of 100 mg/mL. Bioaccumulation exhibited a non-linear behavior, with the highest values observed between 10 and 80 mg/mL, reaching 42.88 µg/g at the concentration of 20 mg/mL. Bioaccumulation efficiency increased with metal availability, indicating greater total incorporation of iron into the biomass, although the iron content per unit of mass showed low correlation with mycelial growth. Chemical analysis revealed the presence of phenolic compounds, including vanillin, coniferyl aldehyde, sinapaldehyde, hydroxybenzaldehyde, p-coumaric acid, and nicotinic acid, with a significant increase in some of these compounds in the iron-enriched biomass, demonstrating modulation of secondary metabolism. In antimicrobial assays, the hydroethanolic extracts showed activity against Gram-positive and Gram-negative bacteria. The extract obtained from iron-bioaccumulated biomass presented an MIC of 8.35 mg/mL against Staphylococcus epidermidis, whereas the extract without supplementation showed an MIC of 16.65 mg/mL against Staphylococcus aureus. For Escherichia coli and Salmonella Typhi, no statistically significant differences were observed between treatments. It can be concluded that Panus strigellus presents potential for iron biofortification in submerged cultivation, associated with the modulation of secondary metabolism and the production of phenolic compounds with antimicrobial activity. These findings highlight the potential of mycelial biomass as a promising

Keywords

Yanomami. Iron bioaccumulation. Submerged culture. Polyporaceae. Lentinus strigellus.