Carotenoides por cultivo submerso de Rhodotorula Glutinis CCT-2186: estratégias de incremento da produção e aplicações em produtos cosméticos e alimentícios

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Lima, Julio Gabriel Oliveira de [UNESP]
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Carotenoides microbianos; Produtos biotecnológicos; Bioativos; Biossíntese; Microbial carotenoids; Biotechnological products; Bioactive compounds; Biosynthesis
• Link de acesso: https://hdl.handle.net/11449/257158; http://lattes.cnpq.br/0253222903740023; https://orcid.org/0000-0001-7403-5191

Os carotenoides são colorantes naturais responsáveis pelas cores vibrantes, amarelo, laranja e vermelho em uma variedade de alimentos, principalmente, frutas e vegetais. Porém, esses compostos podem também ser produzidos por vias biotecnológicas pelos microrganismos. Algumas classes de carotenoides desempenham diversas funções na saúde humana devido à sua atividade antioxidante e à capacidade de atuarem como precursores da vitamina A, como é o caso do β-caroteno. Por conseguinte, os carotenoides são utilizados não apenas como colorantes naturais, mas também como aditivos nutricionais na indústria alimentícia. No entanto, obter esses compostos de fontes naturais com alto rendimento e pureza representa um desafio significativo, resultando em altos custos de produção. Dessa maneira, ferramentas estatísticas, como Modelos Polinomiais (MP) derivados de regressões múltiplas, podem auxiliar no aprimoramento desse processo, apesar dos desafios apresentados por sistemas não lineares. Assim, este estudo teve como objetivo incrementar a produção de carotenoides, com destaque para a torularodina, por cultivo submerso da levedura Rhodotorula glutinis CCT-2186, utilizando planejamentos experimentais. Para tanto, foi empregado delineamentos Plackett-Burman, e como primeiro resultado de interesse, a asparagina foi substituída do meio de cultivo por extrato de levedura. Posteriormente, através de estudos avaliando fontes de nitrogênio, o extrato de levedura foi substituído por extrato de malte pois o último levou a maior produção das moléculas de interesse. Além disso, a introdução do surfactante Tween 80 no meio de cultivo e a extensão do tempo de cultivo de 72 para 96 h aumentaram 377,68% a produção de torularodina, atingindo 2,097 mg/mL na melhor condição como segue (% m/v): dextrose (1), KH2PO4 (0,052), MgSO4.7H2O (0,052) e NH4NO3 (0,4), extrato de malte (0,793) com pH 5,0/96 h/30 °C. Adicionalmente, foi realizado um Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) com duas variáveis independentes, Tween 80 e extrato de malte, considerando a produção da torularodina como variável resposta. Os resultados preditos pelo modelo foram confrontados com preditos por Redes Neurais Artificiais (RNA), os quais indicaram a eficácia das previsões realizadas pela RNA quando comparadas aos valores experimentais. Isso ressalta o potencial das RNA quando os modelos polinomiais não atingem os resultados esperados. Posteriormente, em biorreator tipo tanque agitado obteve-se uma produção de torularodina 26,75% superior a melhor produção em agitador orbital. Além disso, os carotenoides presentes no extrato bruto foram isolados com níveis de pureza de 83,15% 80,63% e 81,88% para torularodina, toruleno e β-caroteno, respectivamente. Ademais, foi observado que o extrato era comporto por 57,39% de torularodina, 18,16% de toruleno e 24,45% de β-caroteno. Por fim, foi demonstrada a viabilidade de utilizar o extrato contendo carotenoides como colorante alimentício em gelatina comestível e como componente cosmético em sabonete líquido. Esses resultados demonstram que os estresses nutricionais, físicos e mecânicos aumentaram a produção de carotenoides por R. glutinis. Ademais, foi possível utilizar o extrato bruto em produtos cosméticos e alimentícios.