Extração de fucoidano a partir de extração assistida por ultrassom e ácido cítrico de algas pardas Sargassum cymosum C. Agardh: caracterização química e estrutural com aplicação na produção de hidrogéis visando impressão 3D - Nunes, Natalie Stephanie Sawada [UNESP] (2024)
O fucoidano é um heteropolissacarídeo sulfatado prevalente em algas pardas, que exibe atividade biológica e antioxidante. A primeira etapa do estudo otimizou as condições de extração assistida por ultrassom (EAU), utilizando o delineamento experimental Box-Behnken (BBD), a fim de maximizar o rendimento do fucoidano extraído da alga Sargassum cymosum C. Agardh. Foi avaliada a influência da razão solvente/biomassa, tempo e potência ultrassônica sobre o rendimento de fucoidano. Os resultados mostraram que a potência ultrassônica exerceu o maior efeito no aumento do rendimento (17,12%±0,24). A caracterização do material obtido foi por análises químicas (sulfato, fucose, carboidratos, proteína e polifenóis) e estruturais (composição de monossacarídeos, espectroscopia no Infravermelho na região média (MIR-ATR) ressonância magnética nuclear (1H NMR) e massa molecular). A atividade antioxidante foi investigada através dos ensaios FRAP, ABTS e DPPH. O fucoidano extraído na condição otimizada exibiu baixa massa molecular (8 kDa) e, em sua estrutura, presença de fucose, sulfato e outros monossacarídeos, confirmado pelos espectros MIR-ATR e 1H NMR. O material extraído apresentou atividade antioxidante para o ensaio com ABTS (22,1±0,005 µmol TE g-1) e baixa atividade antioxidante para FRAP (0,86±0,004 mg TE g-1) e DPPH (3,4 mmol TE / 100 g-1). A partir dos resultados obtidos conclui-se que a otimização do rendimento foi eficiente. Na segunda etapa, hidrogéis foram formulados contendo o fucoidano (FU) extraído da alga parda, ágar (AG) e alginato de sódio (SA) comerciais, através da gelificação térmica visando impressão 3D. Foram elaboradas três formulações, com as seguintes concentrações: 1%FU 1%AG 3%SA, 1%FU 2%AG 2%SA e 1%FU 3%AG 1%SA. A caracterização das matrizes poliméricas foi através de análises físicas (potencial zeta, diâmetro da partícula, índice de polidispersão (PDI)), química (pH) e estruturais (reologia, MIR-ATR e MEV). Além disso, foram caracterizadas por aparência visual, printabilidade (precisão de deposição (DA) e taxa de espalhamento (SR)) e textura. A formulação 1%FU 2%AG 2%SA se destacou pelos bons resultados de potencial zeta (-25.5±2.47 mV), diâmetro da partícula (3,703±22.62 µm) e PDI (0.483±0.11). As análises reológicas das formulações revelaram comportamento pseudoplástico (n<1), com diferenças nas temperaturas de gelificação. A melhor taxa de recuperação (79,6%) foi obtida pela formulação 1%FU 2%AG 2%SA. A varredura de amplitude evidenciou maior força do gel com 3% de ágar e a varredura de frequência demonstrou a estabilidade das formulações. O MIR-ATR evidenciou melhores interações repulsivas entre cadeias carboxilas, sulfato e radical hidroxila dos polissacarídeos, na formulação 1%FU 2%AG 2%SA. A microscopia das formulações mostrou aspecto morfológico no formato de lâminas com maior formação de poros nas maiores concentrações de ágar ou alginato de sódio. A melhor printabilidade foi alcançada pela formulação 1%FU 2%AG e 2%SA (DA e SR próximos de 1), com diâmetro de agulha de 1,2 mm e 10 mm/s de velocidade de impressão. Os cubos impressos com parâmetros citados acima exibiram ótima precisão de impressão (99,66%±0,05), estabilidade estrutural após 1 hora de impressão (99%±0,05) e textura macia. Em síntese, este estudo apresenta a caracterização e aplicação do fucoidano, extraído da espécie Sargassum, na impressão 3D. Essa inovação abre novas possibilidades para a utilização do fucoidano nos setores alimentício, nutricional, biomédico, entre outros.