Pesquisa
Efeito de diferentes comprimentos de onda de luz no desenvolvimento micelial e metabolismo secundário de Lentinus crinitus
Mestrado em Biotecnologia Aplicada à Agricultura
Autor: Marisangela Isabel W. Halabura
Orientador: Juliana Silveira do Valle
Defendido em: 27/02/2020
Resumo
Há uma demanda crescente por antioxidantes naturais devido à restrição no uso de antioxidantes sintéticos. O micélio de fungos basidiomicetos tem se tornado uma fonte promissora de compostos fenólicos, representando uma alternativa na produção para aplicações industriais e biotecnológicas. Fungos utilizam a luz como informação e possuem mecanismos de fotorresposta onde sensores específicos respondem a diferentes comprimentos de onda de luz regulando processos biológicos via alterações da expressão gênica. O objetivo deste estudo foi avaliar o crescimento do micélio de Lentinus crinitus cultivado em diferentes condições de iluminação, quantificar a biomassa micelial, fenóis e flavonoides totais, analisar os fenóis por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) e determinar a atividade antioxidante pelos métodos DPPH (2,2-difenil-1-picrilidrazil), FRAP (Redução do ferro) e co-oxidação de β-caroteno/ácido linoleico (BCLA). Lentinus crinitus U9-1 foi cultivado em meio extrato de malte 20 g L-1 a 28 °C por 21 dias no escuro ou sob diferentes comprimentos de onda de luz (azul, verde e vermelha) para produção de biomassa micelial. No 21° dia de cultivo a biomassa foi recuperada por filtração, seca e triturada em nitrogênio líquido. A biomassa foi submetida à duas extrações sucessivas com etanol:água (80:20, v v-1) a 50 °C por 45 minutos. O extrato foi utilizado para a quantificação de fenóis totais e flavonoides e foi diluído para concentrações entre 20 e 100 mg mL-1 para determinação das atividades antioxidantes. A biomassa micelial aumentou em todos os cultivos que ocorreram sob luz, sendo a maior produção de micélio (7,25 mg mL-1) na luz azul. Houve indução e formação de primórdios no cultivo sob os menores comprimentos de onda (azul e verde) enquanto na luz vermelha apenas o estroma se formou. No escuro o micélio permaneceu em crescimento vegetativo por 21 dias. O cultivo sob luz vermelha promoveu aumento no teor de fenóis totais (2,97 µg EAG mg-1) enquanto as luzes azul e verde reduziram o teor de fenóis. A luz vermelha também aumentou o teor de flavonoides (66,13 µg EQ mg-1) no micélio comparado ao cultivo no escuro, mas os demais comprimentos de onda de luz não afetaram o teor de flavonoides. Os compostos fenólicos identificados por CLAE foram o ácido gálico, ácido siríngico, vanilina, ácido p-cumárico e ácido benzoico. O ácido gálico aumentou em todos os cultivos sob luz, o micélio cultivado na luz vermelha apresentou o maior aumento quando comparado ao cultivo no escuro. A maior atividade antioxidante pelo método DPPH (EC50 = 76,72 mg mL-1) foi do micélio cultivado sob luz vermelha. O micélio cultivado em todos os comprimentos de onda de luz apresentou maior atividade antioxidante pelo método FRAP que o cultivo no escuro, sendo a maior atividade antioxidante do micélio cultivado em luz vermelha (43,6 µM Fe2SO4 mg mL-1). A atividade antioxidante pelo método de β-caroteno/ácido linoleico não foi afetada pelo cultivo sob luz. Nossos resultados são os primeiros a descreverem os efeitos da luz nas atividades antioxidantes no micélio de L. crinitus e sugerem que a produção de biomassa micelial sob influência da luz pode ser uma estratégia promissora para obtenção de compostos antioxidantes.
Palavras-chave
Basidiomicetos, micélio, fenóis, luz visível, radical livre.
Title
Effect of different light wavelengths on myelial development and secondary metabolism in Lentinus crinitus
Abstract
There is a growing demand for natural antioxidants due to the restriction in the use of synthetic antioxidants. The mycelium of basidiomycete fungi has become a promising source of phenolic compounds, representing an alternative for industrial and biotechnological applications. Fungi use light as information and have photoresponse mechanisms where specific sensors respond to different wavelengths of light and regulate biological processes via changes in gene expression. The aim of this work was to evaluate Lentinus crinitus mycelium growth under different lighting conditions, to quantify mycelial biomass, phenols and total flavonoids, to analyze phenols by high performance liquid chromatography (HPLC) and to determine antioxidant activity by DPPH (2,2-diphenyl-1-picrilidrazil), FRAP (Iron reduction) and β-carotene / linoleic acid co-oxidation methods. Lentinus crinitus U9-1 was grown in malt extract medium 20 g L-1 at 28 °C for 21 days in the dark or under different wavelengths of light (blue, green and red) for the production of mycelial biomass. On the 21st day of cultivation, the biomass was recovered by filtration, dried and pulverized in liquid nitrogen. The biomass was subjected to two successive extractions with ethanol:water (80:20, v v-1) at 50 °C for 45 minutes. The extract was used to quantify total phenols and flavonoids and was diluted to concentrations between 20 and 100 mg mL-1 to determine antioxidant activities. Mycelial biomass increased in all light conditions, with the highest mycelium production (7.25 mg mL-1) under blue light. There was induction of primordium in cultivation under the shortest wavelengths (blue and green) while in red light only the stroma was formed. In the dark, the mycelium remained in vegetative growth for 21 days. The cultivation under red light promoted an increase in the phenol content (2.97 µg EAG mg-1) while the blue and green lights reduced the phenol content. Red light also increased the flavonoid content (66.13 µg EQ mg-1) in the mycelium compared to cultivation in the dark, but the other light wavelengths did not affect the flavonoid content. The phenolic compounds identified by HPLC were gallic acid, syringic acid, vanillin, p-cumaric acid and benzoic acid. Gallic acid increased in all cultures under light, the mycelium grown in red light showed the greatest increase when compared to cultivation in the dark. The highest antioxidant activity by the DPPH method (EC50 = 76.72 mg mL-1) was for the mycelium grown under red light. The mycelium grown in all light wavelengths showed greater antioxidant activity by the FRAP method than the cultivation in the dark, with the highest antioxidant activity of the mycelium grown in red light (43.6 µM Fe2SO4 mg mL-1). The antioxidant activity by the β-carotene/linoleic acid method was not affected by cultivation under light. Our results are the first to describe the effects of light on antioxidant activities in the mycelium of L. crinitus and suggest that the production of mycelial biomass under the influence of light may be a promising strategy for obtaining antioxidant compounds.
Keywords
Basidiomycetes, free radical, mycelium, phenols, visible light.