Campos magnéticos aplicados em cultivos com Phaffia rhodozyma : avaliação do crescimento, produção de carotenoides e extração com ruptura química
Autor: Pedro Garcia Pereira da Silva (Currículo Lattes)
Resumo
Os carotenoides constituem um grupo de pigmentos naturais de coloração amarela, laranja e vermelha que possuem importante atividade biológica devido as suas propriedades antioxidantes. Com a crescente demanda por tais compostos para serem utilizados em produtos alimentícios, farmacêuticos, cosméticos e rações, o interesse nos carotenoides naturalmente obtidos por processos biotecnológicos vem aumentando. A levedura Phaffia rhodozyma se destaca como produtora de carotenoides, onde seu conteúdo pode ser aumentado através da estimulação da síntese com a aplicação de campos magnéticos (CM). Desta forma o objetivo deste estudo foi avaliar a influência dos campos magnéticos no cultivo de P. rhodozyma NRRL Y-17268 e o processo de extração de carotenoides por ruptura química. Primeiramente a aplicação do CM durante o cultivo do inóculo foi avaliada, sendo testadas as condições de 0 mT (controle) e 30 mT. Obteve-se aumento de 12,8% na concentração celular em 24 h no cultivo com a aplicação de CM em relação ao ensaio controle, sendo padronizada como melhor alternativa para o cultivo do inóculo. Desta forma nos ensaios posteriores o cultivo do inóculo foi feito em frascos agitados, caldo YM (yeast extract - malt extract), 25 °C, 150 rpm, 24 h, sob ação de 30 mT. Já os cultivos para a produção de carotenoides foram feitos em frascos agitados orbitalmente (500 mL) com 225 mL do meio YM, pH inicial 6,0, 10% de inóculo (108 cél mL-1), 25 ºC, 180 rpm por 168 h. Nesta etapa foram testados diferentes tempos de exposição ao CM (30 mT) ao longo de 168 h de cultivo e ensaio controle (sem a aplicação do CM). Em todos os cultivos foram determinados o pH e as concentrações de biomassa, açúcares redutores e carotenoides. Para a extração dos carotenoides da biomassa foi realizada a ruptura química das células utilizando dimetilsulfóxido (DMSO) e posteriormente a extração dos carotenoides com acetona e hexano obtendo-se os extratos carotenogênicos. Sendo que os melhores resultados de concentração de biomassa (7,23 ± 0,33 g L-1), carotenoides volumétricos (1189,81 ± 26,18 µg L-1) e produtividade em carotenoides (12,39 ± 1,11 µg L-1 h-1) foram alcançados em 96 h quando o CM foi aplicado durante todo o cultivo. Nesta condição a concentração volumétrica de carotenoides foi 42,9% maior que o ensaio controle. Após determinadas as melhores condições de cultivo foram avaliadas diferentes formas de extração por ruptura química e pré-tratamentos na biomassa para melhorar o processo de extração dos carotenoides. Nos ensaios de ruptura celular seguida de extração (3 repetições) utilizando biomassa que foi seca (24 h) e congelada (24 h) foi possível observar concentração volumétrica de carotenoides de 1620,39±59,34 µg L-1. Esses resultados nos permitem concluir que após serem definidas as melhores condições de cultivo com CM, pré-tratamento da biomassa e extração de carotenoides, foi possível reduzir o tempo total de processo em escala laboratorial em 120 h em relação a metodologia atualmente utilizada pelo grupo de pesquisa.