Macroalgas de Cabo Verde com interesse industrial

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1 Macroalgas de Cabo Verde com interesse industrial
Instituto Superior de Engenharia e Ciências do Mar ISECMAR Laboratório de Citologia e Biologia do Desenvolvimento Centro de Estudos de Plantas Medicinais C.P. 163, Mindelo, S.Vicente – Cabo Verde Macroalgas de Cabo Verde com interesse industrial João de Deus Soares

2 "A farmácia do oceano Do correspondente de Despertai! no Canadá DE QUE são feitos os remédios naturais? Sem dúvida a primeira coisa que nos vem à mente são plantas e ervas. Mas, o Dr. Michael Allen, escrevendo para The Medical post, fala de remédios provenientes de uma fonte bem incomum: o oceano. Naturalmente, isso não é nada novo; os chineses há séculos usam extractos de peixe para tratar doenças. E como muitos dos mais antigos podem atestar, o uso do óleo de fígado de bacalhau já vem de longa data. Mas pouco se sabe sobre os efeitos curativos da vida marinha em comparação com o que se sabe hoje sobre plantas e ervas medicinais. No entanto, as descobertas são fascinantes. Por exemplo, uma substância química produzida pelo baiacu pode ser usada como tratamento para asma. A presença de nucleosidos nas esponjas levou ao desenvolvimento da vidarabina, uma droga antivirótica. Uma alga marrom produziu o stypoldione, que inibe a divisão celular, podendo ser usada para tratar o câncer. E isto é só o começo". Despetai! 22 de Setembro de 1995

3 1 - Enquadramento e Justificação
O Estudo foi feito no sentido de dar a continuidade ao trabalho de investigação realizado, em 1960, pela Junta de Investigação do ULTRAMAR, que teve como objectivo prospeccionar o arquipélago de Cabo Verde e verificar, se ele poderia prospectar uma nova área de exploração das algas agarófitas que servisse, ou para aumentar a produção da unidade fabril existente no continente, ou para instalar novas unidades industriais. Em virtude das pesquisas bibliográficas que apontam para uma utilização satisfatória da Hypnea musciformis (Wulfen in jacquin) Lamouroux nas Costas Atlânticas e sendo as ilhas de Cabo Verde também pertencentes à Macaronésia, é acreditável que a pesquisa algológica poderá vir a contribuir para a aquisição duma nova fonte de riqueza para o país o que de certo modo servirá para atenuar as precárias condições económicas do Arquipélago. Entre as conclusões das “Notas Mimeografadas do Centro de Biologia Piscatória” da Junta de Investigação do ULTRAMAR, encontra-se o reconhecimento da existência de algas agarófitas, não se sabendo, todavia, o seu rendimento em agar (trabalho que compete ao laboratório interessado).

4 2 - Objectivos Foram objectivos do estudo acrescentar novas espécies ao herbário; Descobrir macroalgas de interesse económico; Reconhecer o potencial existente no domínio da (produção de remédios, extracção de agar-agar, alginato, carragenana, soda, potássio, iodo, indústria alimentar, creme de beleza, lubrificante de preservativo, fertilizante do solo, etc.).

5 3 - Situação geográfica e condições oceanográficas de Cabo Verde
Cabo Verde situa-se a 445 Km da costa ocidental da África, entre os paralelos 14º 50‘ N e 17º 20‘N e os meridianos 22º 40‘W e 23º 30‘W; é constituído por dez ilhas e cinco ilhéus; uma linha de costa de 2000 Km2. Definido como região de clima tropical, de natureza vulcânica, costas e fundos de declive muito acentuados podendo atingir 4000m entre as ilhas. O arquipélago está estão situado na parte Sul da corrente fria das Canárias que se estende ao longo da costa norte-ocidental africana. A estrutura térmica das águas do arquipélago de Cabo Verde mostra variações sazonais da termoclina, que se situa entre m de profundidade. Os ventos alísios predominantes são do sector Nordeste; a sua velocidade máxima de 5 a 8 Nós durante os meses de Janeiro a Junho. As principais regiões de upwelling situam-se nas regiões Ocidentais do oceano, Alguns estudos de Oceanografia Biológica demostram que os afloramentos das águas de Mauritânia atingem a ZEE de Cabo Verde na sua parte mais Oriental (Almada, 1994).

6 4 - Condições oceanográficas das zonas de colheitas
A colheita do material em quantidade é sempre difícil em costas como as destas ilhas, altas, alcantiladas, sujas, de dificílimo acesso quer pelo lado da terra quer pelo lado do mar. Em especial, todas as costas viradas ao N e NE são quase impraticáveis, não só pela sua configuração, como ainda por estarem sujeitas às vagas de ventos e calemas. Só em reentrâncias muito defendidas da rebentação, como sejam, por exemplo, algumas áreas das costas expostas a sul e poente (Baia do Porto Grande), é possível colher em razoáveis condições algum material algal, quando as marés sejam favoráveis. Elas apresentam-se de fraca amplitude, oscilando nas marés de águas mortas entre 0,44m e 0,68m e, no período de águas vivas, entre 0,79m e 1,00m. Só excepcionalmente, nas marés equinociais, se atinge, no Arquipélago de Cabo Verde, uma amplitude da ordem de 1,15m. Ora , como sabemos, a amplitude das marés é factor importantíssimo na recolha das algas, sobretudo de algas agarófitas, e não havendo praticamente em Cabo Verde plataforma continental, quaisquer centímetros para mais ou para menos (em amplitude) permitem abarcar zonas diferentes de colheita (Palmilha, 1960).

7 5 - Características da flora marinha cabo-verdiana
As algas marinhas não parecem ser muito abundantes nas ilhas de Cabo Verde. Com a excepção da Ulva Latuca L., que é extremamente comum, as algas são raras. As rochas das ilhas de Cabo Verde são cobertas até a maré baixa por uma larga faixa de algas calcárias (Lithothamnion), que caracterizam o aspecto dessas ilhas, vistas do mar. O número das algas marinhas comuns das ilhas de Cabo Verde é muito restrito (com aproximadamente 140 espécies) e é provável, que será aumentado no futuro, se as recolhas continuarem. Em geral são as algas pertencentes à flora do oceano Atlântico tropical que dominam nas ilhas. A grande maioria das algas marinhas das ilhas de Cabo Verde encontra-se também nas ilhas Canárias e nas Antilhas. Muitas espécies de Cystoseira das ilhas Canárias, Espanha meridional e do Mediterrâneo aparecem nas ilhas de Cabo Verde. Um certo número das espécies são comuns às ilhas de Cabo Verde e à África meridional (Bryopsis plumosa, Cladosiphon natalensis, Callymenia schizopylla, Plocamium corallorhiza, Sarcomenia intermédia, Cerámium Poeppigianum) (Askenasy, 1897).

8 No seu conjunto a flora marinha das ilhas do Arquipélago de Cabo Verde difere sensivelmente da que está assinalada para as outras ilhas da Macaronésia, em virtude do seu clima acentuadamente tropical, bem patente sobretudo no factor temperatura da água do mar. As espécies atlânticas boreais são relativamente poucas, merecendo apenas citação a Porphyra umbilicalis (L.) J.Ag. e Gymnogongrus crenulatus (Tuner). J. Agardh. O elemento mediterrano-lusitano-africano e o elemento lusitano-africano são ambos bem representados pois pode-se mencionar a existência de Chaetomorpha pachynema Mont., Cystoseira abies-marina (Thur.) C.Ag., Gelidium sesquipedale (Thun.) Thur.; assim como outros Gelidium sps., Pterocladiella cappilacea (Gmelin) Santilices et. Hommersand, Caulacanthus ustulatus Kutz. e Laurencia perforata (Bory) Mont., e, ainda outras espécies não citadas dado que a sua determinação ofereceu algumas dúvidas. São no entanto as espécies tropicais e pantropicais que dominam e, do primeiro elemento verifica-se a existência de Caulerpa Crassifolia (C. Ag.) J. Ag., Hydroclathrus clathratus (C. Agardh) Howe, Ralfsia expansa J. Ag., Liagora valida Harv., Hypnea musciformis (wulf.) Lamour, etc, enquanto que do segundo elemento, verificar-se a existência de Dictyota crenulata J. Ag., Zonaria variegata (sobretudo no Banco de João Leitão, entre as ilhas de Maio e Boavista), Sargassum cymosum C. Agardh, Sargassum vulgare (C. Agardh); Liagora decussata Mont., Jania sp., etc. (Palmilha, 1960).

9 Extracção da soda, potássio e iodo
Depois do século XVII, as algas castanhas adquiriram o primeiro lugar nas indústrias de soda e de potássio e, pouco mais tarde, na de iodo em razão da quantidade relativamente importante desses produtos das suas cinzas. O método de extracção mais recente foi inventado por Stanford. Consiste na carbonização das algas, permitindo uma produção interessante de sal de iodo e de bromo que se mistura com um resíduo carbunculoso com grande poder de absorção, de filtração e de desodorização (Gayral, 1966). As algas castanhas ricas em iodo e mucelagens actuam como anticelulítico, tem efeitos laxantes e diminuem a sensação de fome, por isso são usadas em dietas de emagrecimento. As algas castanhas ricas em sais minerais e oligoelementos alem de serem úteis em dietas de emagrecimento, são usadas como anti-inflamatório e anti-reumático. Apresentam-se sob a forma desidratada, em comprimidos e extractos (Pereira, 2002).

10 Extracção de alginato O ácido algínico, presente nas algas castanhas, é considerado uma substância importante na composição da membrana celular, no qual uma grande parte está combinado, a compostos coloidais de ferro e de cálcio. O método de extracção consiste em triturar as algas em ácido clorídrico; os sais minerais passam para a solução. A porção sólida é tratada por uma solução de carbonato de sódio formando um líquido viscoso que é filtrado e do qual a algina é precipitado por um ácido forte. Este processo inventado por Stanford em 1884, chama-se lixiviação, permite obter dos subprodutos os sais de potássio e iodo. Os sais de sódio, potássio e magnésio dão com a água soluções extremamente viscosas, muito mais que a goma arábica por exemplo; eles são desprovidos de sabor e odor; não coagulam por aquecimento e nem formam gel por arrefecimento.

11 Extracção de alginato II
Os sais de metais pesados, não solúveis em agua, formam um material plástico que pode ser amolecido quando é humedecido e que se tornam duro por secagem. Desta forma os sais alcalinos são utilizados na fabricação de tintas (tintas impermeáveis para os barcos) colas e placas fotográficas, no fornecimento de preparos para os têxteis e como intermediários na produção do papel e de tecidos, poderá ser estendido sobre substâncias insolúveis como alcatrão, petróleo, etc. O alginato em particular não actua no estômago. Por isso, é usado na confecção das pílulas e pastilhas de medicamentos destinados a agir no intestino (Gayral, 1966). Devido à sua estabilidade em amplas variações do pH e salinidade, os alginatos são usados como excipientes de cosméticos e medicamentos; são eficazes como laxantes porque, ao absorver importantes quantidades de água na sua passagem pelo intestino, aumentam de volume e facilitam o trânsito intestinal; em medicina dentária os alginatos são usados na preparação de moldes dentários; as gases e as ligaduras para queimaduras estão impregnadas de alginatos, pois este facilitam a cicatrização; como agentes de neutralização de certos metais pesados em caso de intoxicação por ingestão (Pereira, 2002).

12 Extracção de agar-agar
Os procedimentos para a extracção industrial utilizados actualmente derivam das operações da indústria Japonesa primitiva; as algas, depois de lavadas e deixadas 12 a 14 horas em água, são aquecidas até ferver durante três horas a temperatura de 80 °C em solução alcalina de hidróxido de sódio ou de potássio a concentração um molar. O líquido obtido é filtrado, clarificado e colocado em recipientes abertos onde é congelado durante 24 horas. O gel é cortado em fragmentos e colocados numa câmara fria durante dois dias. Depois do arrefecimento, então é aquecido até fundir, a água de lavagem é eliminada com as impurezas solúveis. O produto é agora secado e lavado, sucessivamente. Agar é de uso muito corrente em certos laboratórios: em mistura com as substâncias nutritivas convenientes, ele forma um suporte que se mantém sólido até à temperatura de mais ou menos 40ºC e permite a cultura de bactérias e de fungos. Este agar deve ser de boa qualidade e muito puro. O Agar é ainda utilizado para clarificar líquidos; na confecção das pílulas e pastilhas de medicamentos destinados a agir no estômago; constitui especial farmáco destinado à regulação do intestino e é eficaz mesmo para organismos delicados contrário a outros produtos; na cultura de tecidos; na obtenção de anticorpos monoclonais, interferões, alcalóides e esteroides; na separação de macromoléculas mediante electroforese, cromatografia e sequénciação de DNA.

13 Extracção de carragenana
Na região da Carraghen, situada na costa sul da Irlanda, usa-se desde há mais de 600 anos o “musgo ou líquen irlandês”, Chondrus crispus e Mastocarpus stellatus, na preparação de um tónico respiratório para a curar constipações. O Xarope obtêm-se pela cosedura destas algas em água com limão e açúcar. A carragenana é a mistura de mucilagem complexas. pode destinguir três tipos de carragenanas: - a Kappa Carragenana em que a ponte de oxigénio (CH2-O-C) entre o carbono 3 e o carbono 6 da 3,6 anidro--D-galactose constitui uma formação hidrofóbica, em consequência disso a cadeia de k carragenana dispõe-se, no espaço, numa sucessão de hélice. Cada cadeia aproxima-se da vizinha para proteger os grupos hidrofóbicos das moléculas de água (forma um gel forte e quebradiço com sinérese); - a Iota Carragenana (i carragenana) é vizinha da k carragenana, mas possui um éster sulfúrico suplementar situado ao nível do carbono 2 da 3,6 anidro--D-galactose. A presença de dois ésteres sulfatados reduz o carácter hidrofóbico da carragenana (forma um gel elástico, coesivo e sem sinérese); - a Lambda carragenana é constituída por -D-galactopiranose sulfatada no C2 e por -D-galactopiranose sulfatada no C2 e no C6 (não gelifica, mas aumenta a viscosidade).

14 Extracção de carragenana II
Na extracção industrial da carragenanas, as algas, depois de lavadas e deixadas 12 a 14 horas em água, são aquecidas até ferver durante três horas a temperatura de 80 °C em solução alcalina de hidróxido de sódio ou de potássio a concentração um molar. O líquido obtido é filtrado e precipitado em álcool. O precipitado é lavado, secado, moído, classificado e por ultimo passa por um processo de controlo de qualidade (Pereira, 2002). As carragenanas contribuem para a redução do nível de colesterol no sangue; possuem actividade antitumoral e antiviral. As carragenanas (iota e lanbda) são capazes de inibir (de 80 a 100%) o desenvolvimento do vírus Herpes simplex. As carragenanas também interferem na fusão das células infectadas com vírus da imunodeficiência humana adquirida (HIV) e também inibe a enzima retroviral “transcriptase reversa”. As carragenanas constituem um potente antiinflamatório e produzem efeitos prolongados no sistema imunitário. O carragenato de sódio é útil no tratamento das ulceras gástricas (neutralizando a pepsina e reduzindo a acidez no estômago). Devido à sua capacidade de união com a queratina é útil no tratamento e lavagem dos cabelos. Imobilização em pequenas esferas de carragenana de: enzimas microrganismos e células. As carragenanas são usadas na clarificação da cerveja, como intermediário na fabricação de creme, chocolate, doce, queijo, iogurte, na pastelaria, pastas dentífrico (Pereira, 2002).

15 Discussão dos resultados
Em S. Vicente existe grande quantidade de algas castanhas (Cystoseira sp. e Sargassum sp.) de fácil colheita nas marés baixas mesmo nas zonas agitadas, graça à sua ecologia, distribuem em faixas acima das algas portadoras da gelose (algas vermelhas). Essas algas castanhas podem ser aproveitadas para a produção industrial da soda, do potássio, do iodo e do alginato. Das espécies existente em Cabo Verde, três possuem agar-agar: Digenea simplex (Wulfen) C. Agardh Gelidium sesquipedale (Turner) Thuret Pterocladiella capillacea (Gmelin) Santelices et Hommersand Ambas pertencente ao elemento mediterrano-lusitano-africano; produzem agar de boa qualidade.

16 Discussão dos resultados II
Das espécies existente em Cabo Verde, três produzem carragenana: Chondrus crispus (Linné) Lyngbye Gymnogongrus crenulatus (Turner) J. Agardh Mastocarpus stellatus (Stackhouse in Withering) Guiry Interessa no entanto, mencionar a Hypnea musciformis (Wulfen in jacquin) Lamouroux uma outra alga do elemento tropical que não produz agar propriamente dito, dá no entanto uma geleia cujo polissacaridos são similares aos que constituem a “carragenana”, que quando tratada com doses adequadas de cloreto de potássio permite obter uma gelose de resistência comparável e mesmo superior a do agar extraído dos Gelidium.  A Hypnea musciformi (especie vulgar em S. Vicente), tem a vantagem de ser usada tanto como carragenana e tanto como agar-agar graça à propriedade química da sua gelose.

17 Discussão dos resultados III
Ambas as algas agarófitas, possuem uma boa qualidade para cultura de microrganismos, isso provamos, efectuando culturas com 6 germes (Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Bacilus subtilis, Bacilus lichiniformis, Microccus lutus e Estaphyloccus aureus) em meio de Sabouraud sólido com pH igual a 6 (aproximadamente) e à temperatura de 37ºC, utilizando o agar-agar extraídos das algas de S. Vicente no laboratório de química do ISECMAR e os resultados foram satisfatórios. As espécies das algas de interesse para a indústria de ágar-ágar e carragenana situam-se nos andares mesotorial inferior, infratorial e espalham-se em faixas estreitas que no conjunto raramente ultrapassam, nalguns locais, os 0,40m a 0,60m de altura. O facto de as algas agarófitas de S. Vicente se distribuírem em faixas estreitas e viverem associadas em geral, facilita a sua colheita e a algocultura.

18 Discussão dos resultados IV
   Quanto à abundância das algas portadoras de gelose em S. Vicente encontram a Hypnea musciformis, Pterocladiella capillace, Mastocarpus stellatus, Chondrus crispus, Digenea simplex, Gymnogongrus crenulatus, e o Gelidium sesquipedale. Tendo em conta a escassez das algas portadoras de gelose no mundo devido a sua intensa procura, pensamos ser encorajadora a exploração industrial dessas algas. Uma vez que em S. Vicente existem quantidades razoáveis dessas algas na Baia do Porto Grande e Baia do S. Pedro e onde podem ser incrementanda-as com algocultura.

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20

21 Hypnea spinella

22 Gymnogongrus crenulatus (Turner) J. Agardh

23 Nematocistus flexuosus

24 Obrigado pela sua atenção
Fim Obrigado pela sua atenção