Utilização da técnica infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) para estimativa das concentrações de carboidratos e de lipídeos em scenedesmus sp.

Abstract

Com as descobertas das inúmeras aplicações potenciais da biomassa de microalgas é necessário o desenvolvimento de ferramentas que visem auxiliar o aumento da produtividade dos cultivos. A espectrometria por infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) é uma técnica versátil e rápida utilizada na identificação, caracterização e quantificação de diversos compostos moleculares. Sua aplicação está definida de acordo com a região espectral a ser analisada. O objetivo deste trabalho é desenvolver uma metodologia que torne possível a utilização da espectroscopia FTIR na região do infravermelho médio (MIR) para quantificar os teores de lipídeos, proteínas, carboidratos e células de Scenedesmus sp. Para tanto, a biomassa de Scenedesmus sp. foi analisada diariamente por métodos tradicionais e através do espectro FTIR. Posteriormente os dados foram correlacionados com as bandas de absorção características de cada composto. O modelo gerado para lipídeos na região entre 3000-2800 cm-1 obteve o maior coeficiente de correlação (R2) de 0,8265. Para os carboidratos, a banda de absorção que melhor representou as ligações características foi entre 1200-950cm-1, com R2=0,8023. Já para proteínas, a escolha do método tradicional não mostrou boa relação com os resultados do FTIR. Quando a concentração celular foi correlacionada com a área total foi obtido R2=0,7900. Por fim, realizaram-se experimentos para validar os modelos preditos, obtendo bons resultados para a quantificação de lipídeos e carboidratos. O FTIR mostra ser uma ferramenta eficiente para estimar os conteúdos de lipídeos e carboidratos de Scenedesmus sp. Além disso, o FTIR permite análise simultânea de múltiplos metabolitos que permitirá o monitoramento mais detalhado do cultivo em um tempo de análise muito mais curto e com alta reprodutibilidade dos resultados.

With the discoveries of the numerous potential applications of microalgal biomass, it is necessary to develop tools to help increase the productivity of cultivation. Infrared spectrometry with Fourier transform (FTIR) is a versatile and fast technique used in the identification, characterization and quantification of several molecular compounds. Its application is defined according to the spectral region to be analyzed. The objective of this work is to develop a methodology that makes possible the use of FTIR spectroscopy in the medium infrared region (MIR) to quantify lipid, protein, carbohydrate and cells contents of Scenedesmus sp. For this, the Scenedesmus sp. biomass was analyzed daily by traditional methods and through the FTIR spectrum. Subsequently the data were correlated with the absorption bands characteristic of each compound. The model generated for lipids in the region between 3000-2800 cm-1 obtained the highest coefficient of correlation (R2) of 0.8265. For carbohydrates, the absorption band that best represented the characteristic bonds was between 1200-950cm-1, with R2=0.8023. For proteins, the choice of the traditional method did not show a good relation with the FTIR results. When the cell concentration was correlated whit the total area an R2=0.7900. Finally, experiments were carried out to validate the predicted models, obtaining good results for the quantification of lipids and carbohydrates. The FTIR shows to be an efficient tool to estimate lipid and carbohydrate contents of Scenedesmus sp. In addition, the FTIR allows simultaneous analysis of multiple metabolites that will enable more detailed monitoring of the cultivation in a much shorter analysis time and with high reproducibility of the results.